可调转速比的离心机转速测量系统

　　随着石油工业的飞速发展，石油设备也在日新月异地改进。中原油田钻井工程院为了满足石油钻井的需求，研制了一种可调节转速的新型离心机。为了能够对离心机的转速进行实时测量和显示，根据实际需要，还研制了一种可调节转速比的转速测量系统。

　　该系统主要有3个部分组成：转速信号检测;信号处理;信号显示部分。

　　1 信号检测部分

　　信号检测部分是针对转子的信号测量。现在大都采用接近开关传感器实现。这一类传感器种类很多，需要根据所测物体的转速高低和应用环境进行选型。在该系统中，由于测量对象转速较高，2000转/min以上，工作环境恶劣，所以选择三线制的高速接近开关LJM18A-10Z/BY型。其工作温度：-40~70℃，具有防水特点;响应频率500Hz;输入电压范围6~36V直流;检测物质铁块;引线长度150mm。只需选择合适的位置，将被感应的铁块(18×18mm)安装好，然后将传感器对应铁块安装好，感应距离10mm以内。这样转速信号的测量工作就做好了。

　　2 信号处理部分

　　信号处理部分主要有两部分，一部分是电源，另一部分是频压转换，主要完成信号采集处理和频压转换的功能。检测部分送过来的是频率信号，为了便于模拟表头显示，所以需要将频率信号转换成电压等模拟信号。

　　2.1 电源部分

　　考虑到整个测量系统的设计，电源部分采用±12V电源设计，电源的原理图如图1所示。

　　2.2 频压转换电路

　　频压转换电路是将传感器传送过来的频率信号转换成电压信号，并驱动模拟表头显示。这部分电路包含了信号输入电路，信号整形电路，以及信号干扰处理电路和频压转换电路等。频压转换的器件很多，选用的是LM2907芯片。

　　2.2.1 LM2907芯片结构

　　目前转速测量大多采用数字电路，但是有些特殊的场所为了特殊的需要，需要将转速的变化与模拟输出相对应。LM2907就可以实现这样的功能。原理框图如图2所示。

　　LM2907为集成式频率/电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转换为直流电压信号。LM2917与LM2907基本相同，区别是：LM2917内部有只稳压管，用于提高电源的稳定性。

　　其主要特点是：LM2907进行频率倍增时只需使用一个RC网络;以地为参考点的转速计(频率)输入可直接从输入管脚接入;运算放大器/比较器采用浮动三极管输出;最大50mA的输出电流可驱动开关管、发光二极管等;内含的转速计使用充电泵技术，对低纹波有频率倍增功能;比较器的滞后电压为30mV利用这个特性可以抑制外界干扰;输出电压与输入频率成正比，线性度典型值为±0.3%;具有保护电路，不会受高于Vcc值或低于地参考点输入信号的损伤;在零频率输入时，LM 2907的输出电压可根据外围电路自行调节;当输入频率达到或超过某一给定值时，可将输出用于驱动继电器、指示灯、模拟表头等负载。