介紹轉(zhuǎn)速計量的基本原理

1、介紹轉(zhuǎn)速計量的基本原理轉(zhuǎn)速, 原理, 計量-一角速度、轉(zhuǎn)速、線速度是物體作圓周運動時的運動參數(shù),在國際單位制中,角速度的單位是弧度每秒,符號是rad/s,弧度的定義是1弧度角所對應(yīng)的弧長等于半徑,園周長=2r,所以,一個園是2弧度。轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)每分符號為r/min,是國家的法定計量單位。線速度也屬于轉(zhuǎn)速測量，園周長轉(zhuǎn)速即可，如車速，傳送帶，電梯限速器等質(zhì)點作園周運動時,角速度是角度/時間,轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)數(shù)/時間,線速度是某點運動的弧長/時間.10rad/s=(1060/2)r/min1km/h=(1000/60)m/min=(1000/60/60)m/sL=10cm 園盤三轉(zhuǎn)速和頻率: 轉(zhuǎn)速和頻率

2、的定義相同,都是單位時間內(nèi)電脈沖出現(xiàn)的次數(shù)，轉(zhuǎn)速為每分鐘,頻率為每秒鐘,所以,兩者的關(guān)系式為 n=60f，因此可以用標(biāo)準(zhǔn)頻率來復(fù)現(xiàn)和校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。四轉(zhuǎn)速計量分轉(zhuǎn)速源和轉(zhuǎn)速表兩部分,標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置,是用頻率來產(chǎn)生轉(zhuǎn)速的,用以檢轉(zhuǎn)速表。而標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置的精度用頻率計來評定。所以，轉(zhuǎn)速計量溯源到時間頻率。五檢定規(guī)程對計量器具檢定的項目、條件、方法、數(shù)據(jù)處理作了詳細規(guī)定的技術(shù)性文件。以保障全國量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確。量傳圖-國家頻率基準(zhǔn)-頻率計-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置-轉(zhuǎn)速表 檢定轉(zhuǎn)速表，要求溫度為 205，檢定周期為 1年 。剛體繞某軸轉(zhuǎn)動時，各點的轉(zhuǎn)速相等。6.1絕對誤差=測量值-真值N=N-No(汽輪發(fā)動機轉(zhuǎn)速表的報警

3、燈設(shè)置在3330r/min,轉(zhuǎn)速表測電動機,轉(zhuǎn)速表的測量值是真值.)6.2相對誤差=絕對誤差/檢測點d=N/No 100%環(huán)境、設(shè)備、人員、方法相對誤差是絕對誤差與測量點 之比值，以百分數(shù)表示。6.3引用誤差=絕對誤差/滿度值dn=N/Nmax 100%引用誤差是絕對誤差與測量范圍上限值 之比值，以百分數(shù)表示。七測量各種旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)速的儀器稱為轉(zhuǎn)速表, 轉(zhuǎn)速表由轉(zhuǎn)換器、傳動機構(gòu)和測量機構(gòu)組成。離心式轉(zhuǎn)速表和定時式轉(zhuǎn)速表稱為機械式轉(zhuǎn)速表。從顯示方式上分為數(shù)字式轉(zhuǎn)速表和指針式轉(zhuǎn)速表。指針式表精度差,測速彈簧滯后性(不完全符合虎克定律)、溫度影響(金屬熱脹冷縮)、安裝（磨擦力，元件加工精度）人員（操作

4、，估讀）但應(yīng)用廣泛,汽車、輪船、飛機都用指針式，(一)離心式轉(zhuǎn)速表：0.5級，1級，2級1工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)速表的軸轉(zhuǎn)動時，離心器上的重物在離心力的作用下離開軸心，并通過傳動系統(tǒng)使指針轉(zhuǎn)動，當(dāng)測速彈簧的彈性力和離心力平衡時，指針指示出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值。 2儀器上應(yīng)有儀器名稱、型號、編號、制造廠、范圍、轉(zhuǎn)速比、精度、計量單位。測量范圍：（3012000） r/min 基本誤差： 1% 示值變動性：1% 回程誤差：- 指針擺幅值：1% 備注：.1.轉(zhuǎn)速比：1:12.最小分度值：2r/min3.表盤位置： 水平4.室 溫：16 ºC江蘇省計量科學(xué)研究院檢定證書蘇力17字 第2002507號送 檢單

5、 位:儀征化纖安檢公司 計量器具名稱:離心式轉(zhuǎn)速表 型 號規(guī) 格:LZ30 制 造 廠:上海轉(zhuǎn)速表廠 出 廠編 號:517（FN234）檢 定結(jié) 論:1級 檢 定日 期:2002 年10 月 15日 有 效期 至:2003 年10 月 14日3.轉(zhuǎn)速比 = 軸的轉(zhuǎn)速/表的刻度值轉(zhuǎn)速比為1：1，可不標(biāo)注.如某航空轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速比為1：4，檢10000r/min，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速=刻度值轉(zhuǎn)速比=2500r/min4. 表盤方向，固定式為垂直，手持式為水平。5手持式檢定前，應(yīng)在常用量限的中間值處試運轉(zhuǎn)3次，固定式表應(yīng)在接近上限處試轉(zhuǎn)1分鐘。這是因為測速彈簧有滯后性，試運轉(zhuǎn)再測量，數(shù)據(jù)比較一致，否則變動性較大。

6、6.離心力F=mr2 (重物質(zhì)量,旋轉(zhuǎn)半徑,角速度)角速度與慣性離心力的非線性造成表盤刻度不均勻。刻度用點畫法。估讀，判分度值，分度值是指相鄰兩刻線的量值之差。7.測量:7.1位置: 橡皮測頭與轉(zhuǎn)軸中點為同一軸線.7.2測量點,在常用量程選 5 個檢定點，包括 上限值 和 下限值 ，(其它各檔選 1 個測點)。:手持式測3次進程，取平均值 , 固定式,3次進程,3次回程.8.數(shù)據(jù)處理:8.1.基本誤差：用引用誤差評定。dn=N測-N標(biāo)/N滿 100%（ 0.5級,1級,2級）基本誤差是轉(zhuǎn)速表在標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。被檢表示值是指針擺動幅度的中間值。8.2.示值變動性：b=(Nmax-Nmin

7、)/N滿100%示值變動性是對同一量多次測量時，其示值變化的最大差值。8.3.指針擺幅率：指針擺幅/ N滿 100%擺幅率反應(yīng)了轉(zhuǎn)速表內(nèi)元器件的工作狀況及檢測時和標(biāo)準(zhǔn)器的接觸情況。擺幅合格說明轉(zhuǎn)速表工作正常，才能進行正常檢定。指針擺幅率應(yīng)和示值誤差同時進行LZ-30型離心式轉(zhuǎn)速表，在（300-1200）r/min檔，檢測數(shù)據(jù)如下，請進行精度評定。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速被檢表示值(r/min)基本誤差示值變動性指針擺幅率(r/min)進程回程進程回程進程回程平均(%)(%)（%）1000998995995996-0.30.20.3基本誤差：W= N測-N標(biāo)/N滿 100% =(996-1000)/1200 1

8、00%=-0.3%示值變動性b=(Nmax-Nmin)/N滿100%=(998-995)/1200 100%=0.2%指針擺幅率：=指針擺幅/ N滿 100%=4/1200 100%=0.3%(設(shè)擺動4轉(zhuǎn),1/5格)回程誤差：h=(N進-N回)/N滿 100%固定式表,3次進程,3次回程中,誤差最大的一組.檢定固定式轉(zhuǎn)速表時，測量值不變而轉(zhuǎn)速表的行程方向不同造成的誤差稱為回程誤差。9.檢定不合格的轉(zhuǎn)速表可降級使用，但必需更改等級標(biāo)志 .多量程是為減小非線性。LZ（離心式轉(zhuǎn)速表），CZ（磁轉(zhuǎn)）,LZ-30為30-120100-400 300-12001000-40003000-12000 ,用齒

9、輪變速,使軸傳到離心環(huán)的轉(zhuǎn)速不變.合理使用應(yīng)在滿度值的80%，如，測1100r/min，用300-1200檔，最大差12r，而用1000-4000檔，可能差40r。調(diào)試.系統(tǒng)誤差可調(diào)指針,針是退跋式.畫刻度.（二）、磁電式轉(zhuǎn)速表（磁感應(yīng)式）轉(zhuǎn)軸上裝有磁鋼,轉(zhuǎn)動時形成旋轉(zhuǎn)磁場，敏感元件切割磁力線產(chǎn)生感生電流，此電流與磁鋼相互作用產(chǎn)生渦流電磁力矩，當(dāng)游絲的彈性力與此力矩平衡時，指針指示出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。0.5級,1級,1.5級,2級,2.5級(車速里程表)（三）、磁電式轉(zhuǎn)速表（電脈沖式）傳感器中裝有永久磁鐵，外部繞有線圈，當(dāng)鐵齒輪轉(zhuǎn)動時,磁通量發(fā)生變化，在線圈中感應(yīng)出脈沖電勢，經(jīng)放大，整形后，由電子計

10、數(shù)器計數(shù)并顯示。用60齒鐵輪，每轉(zhuǎn)產(chǎn)生60個脈沖信號，從而可以用1秒的采樣時間直接測量每分鐘的轉(zhuǎn)速。由磁電傳感器、連接電纜、計數(shù)顯示器組成，為方便讀數(shù)，選用了60個齒的信號盤，從而用1秒鐘的采樣時間讀取每分鐘轉(zhuǎn)速。（四）、磁電式轉(zhuǎn)速表（電動式），用測速發(fā)電機將機械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為電壓、電流，用電測儀表測試。（五）、定時式轉(zhuǎn)速表：由杭州手表廠生產(chǎn)，利用定時機構(gòu)控制計數(shù)器，用齒輪測量固定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，由指針指示相應(yīng)轉(zhuǎn)速。1100,2200,3300,5500,7700,9900轉(zhuǎn)速在40%以內(nèi),用引用誤差計算,40%以上,用相對誤差計算.長針外圈,短針內(nèi)圈.（六）、電子計數(shù)式轉(zhuǎn)速表，由發(fā)光管、光敏管、計

11、數(shù)器、顯示器組成。在旋轉(zhuǎn)體上貼反光紙，表頭裝有透鏡，光線聚焦后射在旋轉(zhuǎn)體上，遇反光紙將光線返回，光敏管的電阻隨光變化，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電脈沖，由計數(shù)器計數(shù)并顯示。有手持式和傳感器加二次儀表組成的分體式兩種。(樓梯聲光控制燈,路燈自控,都用了光敏器件.)（0.01,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5,1）級一測量范圍：(10020000) r/min，產(chǎn)品說明書可能為（5100000) r/min。檢定規(guī)程中規(guī)定，1級表的有效數(shù)字應(yīng)3位，故100 r/min以下不檢，20000 r/min以上是用不著。二測量點：按1、2、5 的規(guī)律選擇8點,各點檢測 10 次,取 平均值 作為測量結(jié)果,

12、三數(shù)據(jù)處理：基本誤差N=N-No (r/min) （d=Afn01個字）用絕對誤差記錄示值變動性Nb=Nmax-Nmin （Afn0+2個字）精度用相對誤差評定 四記錄技巧：（100.010；200.0,(199.93,6,7)；100.0和99.9各5個反光紙微珠玻璃紙 轉(zhuǎn)速計量器具原始記錄 QRD FI14-2005委托方聯(lián)系人電話唯一性號地址器具名稱檢/校日期制造廠出廠編號型號規(guī)格地點：本所實驗室現(xiàn)場實驗室室溫濕度%RH依據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速被 檢 表 示 值基本誤差示值變動r/min12345678910平均r/minr/min100100100991001001009910010010010

13、001200結(jié)論：有效期 年檢/校人員核驗人員 測量范圍(r/min)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速值(r/min)被檢表示值(r/min)示值誤差(r/min)示值變動性(r/min)10020000100100012002000050050000100010000020002001+125000500000100001000000150001500001200002000001-備注： JJG 1052000轉(zhuǎn)速表檢定規(guī)程中規(guī)定，0.5級數(shù)字式轉(zhuǎn)速表有效數(shù)字應(yīng)4位,故轉(zhuǎn)速在1000r/min以下時，準(zhǔn)確度判為1級。（七）、頻閃式：當(dāng)人眼看見物體,物體消失后,大腦仍保持1/20秒的物體影像。在旋轉(zhuǎn)物體上貼一記號，

14、用可調(diào)頻率的閃光照射旋轉(zhuǎn)體，當(dāng)閃光頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致時，每次記號轉(zhuǎn)到同一位置時被照亮，而人的視覺印象不能立即消失，影像迭加，就產(chǎn)生物體靜止不動的定象，此時可從閃光測速儀上讀取旋轉(zhuǎn)體的實際轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速高于閃光K倍時，物體轉(zhuǎn)K圈被照亮一次，仍為單定象。閃光高于轉(zhuǎn)速K倍，出現(xiàn)K重象。（已60分頻，閃光頻率是顯示轉(zhuǎn)速的1/60）每一量程測點不少于3個,包括起點和終點,各點測5次。測量范圍（20020000）r/min頻閃盤上為一個記號，閃光頻率50Hz,轉(zhuǎn)速為1500 r/min，顯示2重象，6000 r/min出現(xiàn)單定象當(dāng)閃光測速儀的閃光頻率大于旋轉(zhuǎn)速度時，頻閃象與轉(zhuǎn)動方向反向飄移。（JJG105-2

15、000轉(zhuǎn)速表檢定規(guī)程,JJG326-2006 轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程）檢定規(guī)程要求數(shù)字式閃光測速儀，0.05級以上的電子計數(shù)式轉(zhuǎn)速表,標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置,要測頻率準(zhǔn)確度和四小時頻率穩(wěn)定度。預(yù)熱半小時后，連續(xù)測10個值,計算頻率準(zhǔn)確度。每半小時采樣一次，測9個值計算頻率穩(wěn)定度。1000002100000210000021000002100000210000021000002100000210000021000002頻率準(zhǔn)確度Af=（f平-f標(biāo)）/f標(biāo)=210-610000021000002100000110000011000000999999999999999998999997四小時頻率穩(wěn)定度Sf=(f

16、max-fmin)/f標(biāo)=510-6可以從外部輸入標(biāo)準(zhǔn)頻率，由被檢表顯示，也可用頻率計,測被檢表的晶振頻率。（標(biāo)準(zhǔn)頻率可用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置的時標(biāo)輸出,晶振頻率看是否有頻標(biāo)輸出端,4小時頻率穩(wěn)定度。）機械式轉(zhuǎn)速表只能用接觸式方法測量，頻閃式轉(zhuǎn)速表只能用非接觸方式測量。測頻法稱為定時測角，閘門時間是測速儀提供的標(biāo)準(zhǔn)秒信號，在1秒鐘內(nèi)對信號進行計數(shù)，因存在1個字的誤差，低轉(zhuǎn)速時誤差較大，但電路簡單，故應(yīng)用廣泛。轉(zhuǎn)速表都采用測頻法,適用于高轉(zhuǎn)速測量。無小數(shù)為1級表，有小數(shù)0.1級,減小量化誤差可增加每轉(zhuǎn)信號數(shù)或增長采樣時間）量化誤差的產(chǎn)生，分辨率=量化誤差, 采樣時間1秒,讀每分鐘轉(zhuǎn)速，60倍頻（電路或6

17、0齒）有效位數(shù)多精度就高嗎?出廠指標(biāo)0.01級的表，示值變動性只能0.1級.100.02,99.960測周法稱為定角測時，是用計數(shù)脈沖的周期做閘門時間，對頻率計的時標(biāo)(1MHz)進行計數(shù)，1個字的影響為110-6,適合低轉(zhuǎn)速測量，但高速時，信號周期太短，測量精度下降?，F(xiàn)采樣多周期測量法，高速時，用分頻的方法降低頻率后，再用測周法測量，以保證測量精度。頻率計的標(biāo)準(zhǔn)秒信號稱為時鐘,晶振頻率稱為頻標(biāo).常用的轉(zhuǎn)速表是光電式和磁電式，手持式轉(zhuǎn)速表大多數(shù)是光電式，使用方便，對距離要求不高。（手會抖，檢定時應(yīng)用支架）。固定式轉(zhuǎn)速表常采用電脈沖式，堅固耐用，不怕高溫，油污，鐵銹，但對安裝要求高，傳感器與齒輪間

18、隔要小于1mm。測標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速用霍爾傳感器，輸出波形好，在出租車計價器中廣泛使用。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置:標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度應(yīng)比被檢表高 310倍.(測量結(jié)果與被測量真值間的一致程度)老裝置用離心式轉(zhuǎn)速表作標(biāo)準(zhǔn)表精度不夠。用磨擦變速器調(diào)速穩(wěn)定性無法保障.電壓、負載影響。閉環(huán)調(diào)速,調(diào)可控硅導(dǎo)通角.標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置由控制器、驅(qū)動器及轉(zhuǎn)速源三部分組成0.001級，0.005級，0.01級，0.1級控制器就是頻率發(fā)生器,根據(jù)使用者設(shè)置的轉(zhuǎn)速值產(chǎn)生相應(yīng)的頻率送入驅(qū)動電源。驅(qū)動器將頻率進行功率放大及相位分配，產(chǎn)生調(diào)速脈沖送給步進電機。轉(zhuǎn)速源采用步進電機，也稱為脈沖電機。它的旋轉(zhuǎn)角度與輸入的頻率嚴(yán)格成正比，從而由標(biāo)準(zhǔn)頻率直接復(fù)

19、現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。為了擴展轉(zhuǎn)速范圍，用齒輪變速箱進行增速、減速。是無反饋開環(huán)控制.如,步距角1.5度的步進電機,每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為360/1.5=240個,對應(yīng)頻率為4Hz.測量不確定度評定擴展不確定度 轉(zhuǎn)速2小時穩(wěn)定度：在常用轉(zhuǎn)速點每10分鐘測量一次，每次10個值，共11次，都取平均值。按公式計算：(Nmax-Nmin)/N平，應(yīng)符合精度要求。轉(zhuǎn)速短時穩(wěn)定度，適用60000r/min以上狀態(tài)。每隔2分鐘采樣一次，共11次。用下式計算.對于頻率計來說，轉(zhuǎn)速源加傳感器就是信號源，所以，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置用頻率計來檢測，轉(zhuǎn)速溯源于時間頻率。智能測速測頻儀-轉(zhuǎn)速屬于低頻測量，在1KHz以內(nèi)。采用單片機技術(shù)，可以很好解

20、決轉(zhuǎn)速高精度測量的問題。單片機中，有2個計數(shù)器，T0和T1，用T1對轉(zhuǎn)速脈沖計數(shù),T0對單片機內(nèi)的1MHz時標(biāo)計數(shù),采樣時間設(shè)為1秒。測量時，單片機從T1檢測到轉(zhuǎn)速信號的上升沿時，同時打開2個計數(shù)器，然后不斷讀取T0中的時間，當(dāng)T0等于一秒的時侯，單片機去T1檢測轉(zhuǎn)速信號的上升沿，上升沿到，同時關(guān)閉2個計數(shù)器，然后用公式T160106/T0來計算轉(zhuǎn)速。計數(shù)器的開關(guān)是由信號控制的，所以是測周法。采樣時間是一秒加一個信號周期，所以，量化誤差小于110-6，可以忽略。而且，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置若要達到110-6的精度，應(yīng)有7位有效值，用除法可以得到任意位數(shù)。這種方法，叫多周期平均值測量法。檢定與校準(zhǔn)：檢定是

21、依據(jù)檢定規(guī)程，對計量器具的計量性能進行評定。實際工作中，有許多被測對象沒有檢定規(guī)程，例如,離心機,水泥攪拌機,電動機,勻值器等。有的沒有設(shè)置值（換檔或固定值）,只有一個實測值,絕對誤差無法計算,此時, 可以出校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告。校準(zhǔn)將影響測量結(jié)果的各分量進行合成，對測量結(jié)果的可靠性進行評定。（檢定是對準(zhǔn)確性評定）結(jié)論為所校項目符合技術(shù)依據(jù)欄中所列依據(jù)的相應(yīng)技術(shù)要求。依據(jù)檢定規(guī)程，儀器出廠指標(biāo)、技術(shù)說明書、用戶的技術(shù)指標(biāo)等。在用戶要求（一般是合資企業(yè)）、無檢定規(guī)程及檢定不合格的情況下用(校準(zhǔn)報告)。標(biāo)準(zhǔn)器0.1級轉(zhuǎn)速表被檢對象離心機表一：測試結(jié)果設(shè)置轉(zhuǎn)速實測轉(zhuǎn)速(r/min)r/min12345610001012102110141018102210152000202320262031203520402036表二：各檢測點的不確定度一覽表.設(shè)置轉(zhuǎn)速實測轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差量化誤差標(biāo)準(zhǔn)器合成擴展（k=3）r/minr/minun1(%)un2(%)un3(%)uc(%)U(%)10