测量动态转速的一种方法

　　动态转速测量在内燃机试验研究中有着广泛的应用,如转速波动、调速率、启动过程、增压器转速的过渡过程、调速器速敏元件的动态特性等都要测量动态转速。本文介绍一种模量测量的实用仪器,并讨论影响测量精度的主要因素。

　　1　设计概况

　　1.1　测量装置应满足的条件

　　为满足柴油机及其零部件试验对动态转速测量的要求以及保证一定的测量精度,测量装置应满足以下要求:

　　a.转速范围:柴油机性能试验500～4000r/min,柴油机启动试验100～500r/min,喷油泵试验台性能试验150～3000r/min;

　　b.量程:试验转速的±10%;

　　c.分辨率:1r/min/mm;

　　d.误差:2%;

　　e.频率响应:50Hz。

　　1.2　测量装置的构成(见图1)

　　图中　Ⅰ——传感器及变换器;

　　Ⅱ——放大器,ε是讯号电压u与补偿电压u（7）的差值;

　　Ⅲ——毫伏—毫安变换器;

　　Ⅳ——高阻记录仪;

　　Ⅴ——低阻记录仪。

　　1.3　转速的检测及变换采用的方式和结构现就常用的几种作简要介绍。

　　1.3.1　测速发电机

　　测速发电机用作传感器,其输出特性是合适的。它的响应特性,是一阶非周期环节。以直流测速发电机为例,时间常数是电枢回路总电感L与总电阻R之比,即T=L/R。

　　使用中存在两个问题:一是输出电压带有较大的交流分量。其值往往大于被测讯号且基波频率较低。为消除交流分量而设计的滤波器的时间常数约在0.1～0.01s范围内。二是灵敏度较低,仍需配置合适的放大器。因此,测速发电机在动态转速测量中广泛应用的可能性受到限制。

　　1.3.2　感应式转速—频率变换器

　　此变换器按电磁感应原理工作。变换器最低工作转速受输出讯号最小幅度的限制,最高工作转速取决于运转部分的机械性能。结构尺寸的设计应考虑工作转速范围和相应的输出频率以及适当的输出电压值。

　　1.3.3　光电式转速—频率变换器

　　应用光刻工艺,增加每转的输出脉冲数,这就有效地提高了变换器的分辨率和测量精度。目前实用的光电变换器,每转脉冲数为1024,最高转速1600r/min;另一种每转脉冲数为1920,最高转速1000r/min。还有采用10800条刻线的圆光栅,工作转速达1500r/min。

　　为提高分辨率,文献〔1〕介绍了一种结构,使原来静止的检测器,沿着测速圆盘相反的方向匀速转动。检测出的讯号所对应的转速:

　　n=n^_m+n^_o

　　式中　　n^_m——被测轴转速;

　　no——检测器转速。