航空傳感器與控制元件：第6章 轉(zhuǎn)速測(cè)量

1、1第六章 轉(zhuǎn)速測(cè)量6.1 接觸式轉(zhuǎn)速表6.2 測(cè)速發(fā)電機(jī) 6.3 數(shù)字式轉(zhuǎn)速表6.4 轉(zhuǎn)速表的標(biāo)定2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的速度，以旋轉(zhuǎn)體每分鐘內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)來表示，單位為r/min,轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的一個(gè)重要的特性參數(shù)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)速36.1 接觸式轉(zhuǎn)速表接觸式轉(zhuǎn)速表離心式磁性式46.1.1離心式特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠測(cè)量范圍比較寬，可達(dá)20000 r/min以上。測(cè)量精度不高，一般在1%2%;動(dòng)態(tài)特性不好，不適合測(cè)量變化較快的轉(zhuǎn)速56.1.2磁性式磁性轉(zhuǎn)速表是利用電磁感應(yīng)原理把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)角的一種測(cè)量裝置。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，但精度不高66.2測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)是利用

2、電磁感應(yīng)原理制成的一種把轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的裝置特點(diǎn)輸出電壓與轉(zhuǎn)速保持良好的線性關(guān)系；剩余電壓（轉(zhuǎn)速為零時(shí)的輸出電壓）要??；輸出電壓的極性和相位能反映被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)向；溫度變化對(duì)輸出特性的影響?。惠敵鲭妷旱男甭蚀?，即轉(zhuǎn)速變化所引起的輸出電壓的變化要大；摩擦轉(zhuǎn)矩和慣性要小。分為直流和交流兩類76.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式可分為兩種型式電磁式永磁式86.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)96.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)106.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的平均直流輸出電壓 ，與轉(zhuǎn)速N大體上呈線性關(guān)系116.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)空載時(shí)電樞電流Ia=0，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，因

3、而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。負(fù)載時(shí)電樞電流Ia0，126.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在理想情況下，若不計(jì)電刷和換向器之間的接觸電阻，即 ，則136.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)146.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及減小誤差的方法實(shí)際上直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性并不是嚴(yán)格的線性特性，而與線性特性之間存在有誤差。電樞反應(yīng)的影響當(dāng)電樞繞組中沒有電流通過時(shí)，由磁極所形成的磁場(chǎng)稱為主磁場(chǎng)，近似按正弦規(guī)律分布。當(dāng)電樞繞組中有電流通過時(shí)，繞組本身產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，稱為電樞磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的作用將使主磁場(chǎng)發(fā)生畸變.當(dāng)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流流經(jīng)電樞，產(chǎn)生電樞反應(yīng)的去磁作用，使電機(jī)氣隙磁通減小。因此，在相同轉(zhuǎn)

4、速下，負(fù)載時(shí)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比在空載時(shí)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小。負(fù)載電阻越小或轉(zhuǎn)速越高，電樞電流就越大，電樞反應(yīng)的去磁作用越強(qiáng)，氣隙磁通減小的越多，輸出電壓下降越顯著。致使輸出特性向下彎曲。156.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷接觸電阻的影響測(cè)速發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，由于電刷與換向器之間存在接觸電阻，會(huì)產(chǎn)生電刷的接觸壓降 ，使輸出電壓降低。166.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷位置的影響當(dāng)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電刷沒有嚴(yán)格地位于幾何中性線上，會(huì)造成測(cè)速發(fā)電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)輸出電壓不對(duì)稱，即在相同的轉(zhuǎn)速下，測(cè)速發(fā)電機(jī)正反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓不完全相等。這是因?yàn)楫?dāng)電刷偏離幾何中性線一個(gè)不大的角度時(shí)，電樞反應(yīng)的直軸

5、分量磁通若在一種轉(zhuǎn)向下起著去磁作用，而在另一種轉(zhuǎn)向下起著增磁作用。因此，在兩種不同的轉(zhuǎn)向下，盡管轉(zhuǎn)速相同，電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不相等，其輸出電壓也不相等。176.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)溫度的影響電磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，由于周圍環(huán)境溫度的變化以及電機(jī)本身發(fā)熱（由電機(jī)各種損耗引起），都會(huì)引起電機(jī)中勵(lì)磁繞組電阻的變化。當(dāng)溫度升高時(shí)，勵(lì)磁繞組電阻增大。這時(shí)即使勵(lì)磁電壓保持不變，勵(lì)磁電流也將減小，磁通也隨之減小，導(dǎo)致電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和輸出電壓降低。銅的電阻溫度系數(shù)約為0.004/，即當(dāng)溫度每升高25，其電阻值相應(yīng)增加10%。所以，溫度的變化對(duì)電磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的影響是很嚴(yán)重的。18

6、6.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波的影響實(shí)際上直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，在和n 為定值時(shí)，其輸出電壓并不是穩(wěn)定的直流電壓，而總是帶有微弱的脈動(dòng)，通常把這種脈動(dòng)稱為紋波。引起紋波的因素很多，主要是電機(jī)本身的固有結(jié)構(gòu)及加工誤差所引起。196.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)線性誤差U %在其工作的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓的最大差值Um與最大理想輸出電壓Uam之比稱為線性誤差206.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)最大線性工作轉(zhuǎn)速nm在允許的線性誤差范圍內(nèi)的電樞最高轉(zhuǎn)速稱為最大線性工作轉(zhuǎn)速。亦即測(cè)速發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。輸出斜率Kg在額定的勵(lì)磁條件下，單位轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的輸出電壓稱為輸出斜率。此值越大越好。增

7、大負(fù)載電阻，可提高輸出斜率。負(fù)載電阻RL保證輸出特性在允許誤差范圍內(nèi)的最小負(fù)載電阻值。在使用時(shí)，接到電樞兩端的電阻應(yīng)不小于此值。216.2.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)不靈敏區(qū)n由于換向器與電刷間的接觸壓降Ub ，而導(dǎo)致測(cè)速發(fā)電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，其輸出電壓很低，幾乎為零，這個(gè)轉(zhuǎn)速范圍稱為不靈敏區(qū)。輸出電壓的不對(duì)稱度Kub在相同轉(zhuǎn)速下，測(cè)速發(fā)電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)的輸出電壓絕對(duì)值之差Ua2與兩者平均值Uav之比稱為輸出電壓的不對(duì)稱度，即紋波系數(shù)Ku在一定轉(zhuǎn)速下，輸出電壓中交流分量的峰值與直流分量之比稱為紋波系數(shù)。226.2.2交流測(cè)速發(fā)電機(jī)相線圈上感應(yīng)出頻率和相位都與激勵(lì)電壓相同，但幅值與瞬時(shí)轉(zhuǎn)速N成正比的交流輸出電壓

8、。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向改變時(shí) 亦隨之發(fā)生180的相移。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)時(shí)，輸出電壓 基本上為零。236.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表結(jié)構(gòu)上包括轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速指示器兩個(gè)主要部分，前者將被測(cè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)頻率(fx);后者則是頻率或周期的測(cè)量裝置，并最終以要求的形式直接顯示被測(cè)轉(zhuǎn)速。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器霍耳式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器246.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表磁電式轉(zhuǎn)速傳感器256.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)磁齒盤依次間斷地改變磁路的磁阻，磁路磁阻隨之發(fā)生周期性的變化，則在感應(yīng)線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，電勢(shì)的頻率fx與轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速nx，和齒盤的齒數(shù)z成正比。266.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表注意：由于感應(yīng)電勢(shì)的幅值也與轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速太低時(shí)，電勢(shì)也小，難以準(zhǔn)確測(cè)量。因此，感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器適于測(cè)量比較高的轉(zhuǎn)速。 水久磁鐵與齒盤間的間隙方對(duì)感應(yīng)電勢(shì)影響十分顯著。因此，在可能的情況下，應(yīng)使h盡可能小。 為了使磁阻變化明顯，要求導(dǎo)磁齒應(yīng)有一定的高度，如果采用齒輪式的，最好用大模數(shù)齒輪。276.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器286.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表電渦流影響的結(jié)果使等效阻抗Z的實(shí)部增大，虛部減小。即等效的品質(zhì)因數(shù)Q值減小了，這樣電渦流將消耗電能，在導(dǎo)體上產(chǎn)生熱量。296.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表 渦流強(qiáng)度與距離的關(guān)系306.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表316.3數(shù)字式轉(zhuǎn)速表霍耳式轉(zhuǎn)速傳感器326