專利名稱:多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)速測量技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
轉(zhuǎn)速試驗臺是一種用來模擬實際旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備動力學(xué)行為的試驗裝置,主要用于實驗室驗證柔性轉(zhuǎn)子的運動特性。通過選擇不同類型的轉(zhuǎn)速傳感器進行轉(zhuǎn)速測量,可有效的反應(yīng)各類轉(zhuǎn)速傳感器在轉(zhuǎn)速測量中的優(yōu)缺點及適用范圍。因此本試驗臺為從事工程測試研究及各大院校有關(guān)實驗室提供了有效而方便的實驗手段,是一套非常適合于科研、教學(xué)和培訓(xùn)演示的轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)。目前應(yīng)用比較多的轉(zhuǎn)速試驗臺有單一轉(zhuǎn)速傳感器測量模式和多轉(zhuǎn)速傳感器測量模式。單一轉(zhuǎn)速傳感器測量模式由于所選傳感器較為單一且實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方式有限,因此若不能合理選擇測試傳感器,則無法實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的精確測量;多轉(zhuǎn)速傳感器測量模式所選用的傳感器種類較多,除能實現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速測量方式、滿足不同測量要求外,使用者還可以對不同類型傳感器的適用范圍及條件進行對比,因此這種測量模式是目前轉(zhuǎn)速試驗臺發(fā)展的一個主要趨勢。但現(xiàn)有轉(zhuǎn)速試驗臺只能進行不同轉(zhuǎn)速傳感器在同一測試方法下相互之間準(zhǔn)確度的對比,缺少標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速作參照,導(dǎo)致比較結(jié)果缺少可信度。
發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何使不同轉(zhuǎn)速傳感器具有參照,提高不同轉(zhuǎn)速傳感器比較結(jié)果的可信度。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括伺服電機、信號發(fā)生裝置、處理單元、以及至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器,所述伺服電機包括旋轉(zhuǎn)編碼器,所述處理單元與所述旋轉(zhuǎn)編碼器、至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器、伺服電機、以及信號發(fā)生裝置分別連接,所述伺服電機帶動所述信號發(fā)生裝置進行旋轉(zhuǎn)時,所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器分別接收由所述信號發(fā)生裝置所發(fā)出的信號,所述處理單元以所述旋轉(zhuǎn)編碼器所測得的參考轉(zhuǎn)速為標(biāo)準(zhǔn),將所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號進行比較。優(yōu)選地,所述處理單元還用于根據(jù)所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器進行準(zhǔn)確度對比。優(yōu)選地,所述處理單元還通過接收所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的連續(xù)轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的連續(xù)參考轉(zhuǎn)速進行比較,以實現(xiàn)對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括顯示單元,所述顯示單元用于顯示所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果。優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括試驗臺,所述試驗臺包括底座和轉(zhuǎn)軸,所述伺服電機、 信號發(fā)生裝置、以及轉(zhuǎn)速傳感器分別可拆式安裝于所述底座上,所述信號發(fā)生裝置設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上,所述伺服電機的轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)軸連接。優(yōu)選地,所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器選擇自磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、對射式光電傳感器、 漫反射式光電傳感器、電感式傳感器、霍爾式傳感器、凹槽型光電傳感器、反射式光電傳感器、齒輪轉(zhuǎn)速傳感器、以及磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器。本發(fā)明還公開了一種基于所述多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)的試驗方法,所述方法包括以下步驟SI :伺服電機帶動信號發(fā)生裝置進行旋轉(zhuǎn),至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器分別接收所述信號發(fā)生裝置所發(fā)出的信號;S2:處理單元接收所述伺服電機中的旋轉(zhuǎn)編碼器所發(fā)送的參考轉(zhuǎn)速、以及所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號;S3:所述處理單元將所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號分別與所述參考轉(zhuǎn)速進行比較。優(yōu)選地,步驟S3之后還包括步驟S401 :所述處理單元根據(jù)所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器進行準(zhǔn)確度對比。優(yōu)選地,步驟S3之后還包括以下步驟S411 :所述處理單元接收所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的連續(xù)轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的連續(xù)參考轉(zhuǎn)速進行比較,以實現(xiàn)對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。優(yōu)選地,步驟S411中所述處理單元采用測頻率法、測周期法、以及測頻率/周期法中的至少一種獲得所述連續(xù)轉(zhuǎn)速信號。(三)有益效果本發(fā)明通過高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器測得轉(zhuǎn)速為標(biāo)準(zhǔn),提高了不同轉(zhuǎn)速傳感器比較結(jié)果的可信度,并進一步實現(xiàn)了不同轉(zhuǎn)速傳感器之間的準(zhǔn)確度對比、以及不同傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。
圖I是按照本發(fā)明一種實施方式的多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;圖2是按照本發(fā)明一種實施例的多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖I是按照本發(fā)明一種實施方式的多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;參照圖1,所述系統(tǒng)包括伺服電機、信號發(fā)生裝置、處理單元、以及至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器,所述伺服電機包括旋轉(zhuǎn)編碼器,所述處理單元與所述旋轉(zhuǎn)編碼器、至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器、伺服電機、以及信號發(fā)生裝置分別連接,所述伺服電機帶動所述信號發(fā)生裝置進行旋轉(zhuǎn)時,所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器分別接收由所述信號發(fā)生裝置所發(fā)出的信號,所述處理單元將所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速進行比較。為實現(xiàn)對不同轉(zhuǎn)速傳感器之間的準(zhǔn)確度對比,優(yōu)選地,所述處理單元還用于根據(jù)所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器進行準(zhǔn)確度對比。為實現(xiàn)對不同傳感器的測量精度、以及分辨力的對比,優(yōu)選地,所述處理單元還通過接收所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的連續(xù)轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的連續(xù)參考轉(zhuǎn)速進行比較,以實現(xiàn)對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。為便于觀測比較結(jié)果,優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括顯示單元,所述顯示單元用于顯示所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果。優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括試驗臺,所述試驗臺包括底座和轉(zhuǎn)軸,所述伺服電機、 信號發(fā)生裝置、以及轉(zhuǎn)速傳感器分別可拆式安裝于所述底座上,所述信號發(fā)生裝置設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上,所述伺服電機的轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)軸連接。優(yōu)選地,所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器選擇自磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、對射式光電傳感器、 漫反射式光電傳感器、電感式傳感器、霍爾式傳感器、凹槽型光電傳感器、反射式光電傳感器、齒輪轉(zhuǎn)速傳感器、以及磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器。實施例I下面以一個實施例來說明本發(fā)明,但不限定本發(fā)明的保護范圍。參照圖2(圖中未示出處理單元),本實施例中的系統(tǒng)包括底座I、左支撐架2、螺栓3、轉(zhuǎn)軸4、磁電式、磁阻式與齒輪轉(zhuǎn)速傳感器支架5、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器6、傳感器螺母7、對射式光電傳感器(發(fā)射端)8、對射式與反射式光電傳感器支架9、第一有豁口的信號發(fā)生盤10、漫反射式光電傳感器11、對射式光電傳感器(接收端)支架12、對射式光電傳感器(接收端)13、第二有豁口的信號發(fā)生盤14、電感與霍爾式傳感器支架15、電感式傳感器16、伺服電機支架17、伺服電機18、固定電機螺栓19、彈性聯(lián)軸器20、右支撐架21、滾動軸承22、霍爾式傳感器23、電磁鐵24、信號發(fā)生盤預(yù)緊螺釘25、嵌有磁鐵的信號盤26、凹槽型光電傳感器27、凹槽型光電傳感器支架28、漫反射式光電傳感器支架29、反射式光電傳感器30、齒輪轉(zhuǎn)速傳感器31、磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器32、信號發(fā)生齒輪33。伺服電機支架17布置在底座I的一端,與伺服電機18通過固定電機螺栓19連接, 伺服電機支架17與底座I、左支撐架2及右支撐架21與底座I、各種傳感器支架與底座I 均通過螺栓連接,轉(zhuǎn)軸4通過彈性聯(lián)軸器20與所述伺服電機18的轉(zhuǎn)子連接,轉(zhuǎn)軸4的兩端分別穿過嵌在左支撐架2和右支撐架21中的滾動軸承,第一有豁口的信號發(fā)生盤10、第二有豁口的信號發(fā)生盤14、信號發(fā)生齒輪33均設(shè)置于所述左支撐架2及右支撐架21之間。所述轉(zhuǎn)速傳感器的測試原理為電感式傳感器和霍爾式傳感器的工作原理分別基于電磁感應(yīng)原理和霍爾效應(yīng);信號發(fā)生盤本身不導(dǎo)磁,所以信號盤中嵌有兩塊電磁鐵,當(dāng)電磁鐵轉(zhuǎn)過電感式和霍爾式傳感器的測量頭時,傳感器輸出電平由低變高,當(dāng)電磁鐵轉(zhuǎn)過后, 輸出電平由高回到,如此反復(fù);對射式光電傳感器工作原理基于光電效應(yīng);信號發(fā)生盤上有豁口,當(dāng)豁口轉(zhuǎn)過傳感器的測量頭時,傳感器的發(fā)射端發(fā)出的光被接收端接收,接收端輸出電平由低變高,當(dāng)豁口轉(zhuǎn)過后,發(fā)射端發(fā)出的光被信號盤遮擋,輸出電平由高回低,如此反復(fù);磁電式轉(zhuǎn)速傳感器也是利用電磁感應(yīng)原理;由于信號齒輪是導(dǎo)磁物體,當(dāng)齒輪與磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測量頭接觸的部分由齒頂變成齒根時,傳感器輸出電平由高變低,當(dāng)由齒根變成齒頂時,輸出電平由低回高,如此反復(fù)。和現(xiàn)有技術(shù)相比,本實施例的系統(tǒng)融合了轉(zhuǎn)速測量的各類典型傳感器及多種不同的測量方法;并以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器測得轉(zhuǎn)速為標(biāo)準(zhǔn),利用處理單元完成所述轉(zhuǎn)速傳感器的對比;并可實時完成所選傳感器響應(yīng)速度等動態(tài)特性和測量準(zhǔn)確度的比較;以及所選傳感器測量精度和分辨力的對比。為工程測試中各類轉(zhuǎn)速傳感器的比較,提供一個靈活、強大的測試平臺。具有實時性好、方便、高效、自動化和智能化程度高等優(yōu)點。本發(fā)明還公開了一種基于所述多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)的試驗方法,所述方法包括以下步驟SI :伺服電機帶動信號發(fā)生裝置進行旋轉(zhuǎn),至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器分別接收所述信號發(fā)生裝置所發(fā)出的信號;S2:處理單元接收所述伺服電機中的旋轉(zhuǎn)編碼器所發(fā)送的參考轉(zhuǎn)速、以及所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號;S3:所述處理單元將所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號分別與所述參考轉(zhuǎn)速進行比較。優(yōu)選地,步驟S3之后還包括步驟S401 :所述處理單元根據(jù)所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器進行準(zhǔn)確度對比。優(yōu)選地,步驟S3之后還包括以下步驟S411 :所述處理單元接收所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的連續(xù)轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的連續(xù)參考轉(zhuǎn)速進行比較,以實現(xiàn)對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。優(yōu)選地,步驟S411中所述處理單元采用測頻率法、測周期法、以及測頻率/周期法中的至少一種獲得所述連續(xù)轉(zhuǎn)速信號,所述測頻率法,即利用一段固定時間間隔內(nèi)轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的輸出脈沖數(shù)來確定轉(zhuǎn)速;所述測周期法,即通過測量轉(zhuǎn)速傳感器兩個相鄰脈沖的時間間隔即脈沖周期來確定轉(zhuǎn)速,相鄰兩個轉(zhuǎn)速脈沖信號時間的測量是采用對已知高頻脈沖信號進行計數(shù)來實現(xiàn)的;所述測頻率/周期法為前兩種方法的結(jié)合,即同時檢測時間和在此檢測時間內(nèi)轉(zhuǎn)速傳感器所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖個數(shù)確定轉(zhuǎn)速;本實施方式中,對旋轉(zhuǎn)編碼器采用測頻率/周期法測得轉(zhuǎn)速為參考轉(zhuǎn)速,利用處理單元實現(xiàn)了所述不同轉(zhuǎn)速傳感器在測頻率法、測周期法和測頻率/周期法等至少一種方法下轉(zhuǎn)速值的準(zhǔn)確度、測量精度以及分辨力的比較。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明,而并非對本發(fā)明的限制,有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,還可以做出各種變化和變型,因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇,本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括伺服電機、信號發(fā)生裝置、處理單元、以及至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器,所述伺服電機包括旋轉(zhuǎn)編碼器,所述處理單元與所述旋轉(zhuǎn)編碼器、至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器、伺服電機、以及信號發(fā)生裝置分別連接,所述伺服電機帶動所述信號發(fā)生裝置進行旋轉(zhuǎn)時,所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器分別接收由所述信號發(fā)生裝置所發(fā)出的信號,所述處理單元以所述旋轉(zhuǎn)編碼器所測得的參考轉(zhuǎn)速為標(biāo)準(zhǔn),將所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號進行比較。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述處理單元還用于根據(jù)所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器進行準(zhǔn)確度對比。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述處理單元還通過接收所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的連續(xù)轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的連續(xù)參考轉(zhuǎn)速進行比較,以實現(xiàn)對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)還包括顯示單元,所述顯示單元用于顯示所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)還包括試驗臺,所述試驗臺包括: 底座和轉(zhuǎn)軸,所述伺服電機、信號發(fā)生裝置、以及轉(zhuǎn)速傳感器分別可拆式安裝于所述底座上,所述信號發(fā)生裝置設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上,所述伺服電機的轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)軸連接。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項所述的系統(tǒng),其特征在于,所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器選擇自磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、對射式光電傳感器、漫反射式光電傳感器、電感式傳感器、霍爾式傳感器、凹槽型光電傳感器、反射式光電傳感器、齒輪轉(zhuǎn)速傳感器、以及磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器。
7.一種基于權(quán)利要求I 6中任一項所述多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)的試驗方法, 其特征在于,所述方法包括以下步驟Si:伺服電機帶動信號發(fā)生裝置進行旋轉(zhuǎn),至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器分別接收所述信號發(fā)生裝置所發(fā)出的信號;S2 :處理單元接收所述伺服電機中的旋轉(zhuǎn)編碼器所發(fā)送的參考轉(zhuǎn)速、以及所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號;S3:所述處理單元將所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號分別與所述參考轉(zhuǎn)速進行比較。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,步驟S3之后還包括步驟S401 :所述處理單元根據(jù)所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的參考轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器進行準(zhǔn)確度對比。
9.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,步驟S3之后還包括以下步驟S411 :所述處理單元接收所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的連續(xù)轉(zhuǎn)速信號分別與所述旋轉(zhuǎn)編碼器的連續(xù)參考轉(zhuǎn)速進行比較,以實現(xiàn)對所述至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,步驟S411中所述處理單元采用測頻率法、 測周期法、以及測頻率/周期法中的至少一種獲得所述連續(xù)轉(zhuǎn)速信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多傳感器比較型轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)及方法,涉及轉(zhuǎn)速測量技術(shù)領(lǐng)域,所述系統(tǒng)包括伺服電機、信號發(fā)生裝置、處理單元、以及至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器,所述伺服電機包括旋轉(zhuǎn)編碼器,所述處理單元與所述旋轉(zhuǎn)編碼器、至少兩個轉(zhuǎn)速傳感器、伺服電機、以及信號發(fā)生裝置分別連接。本發(fā)明通過高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器測得轉(zhuǎn)速為標(biāo)準(zhǔn),提高了不同轉(zhuǎn)速傳感器比較結(jié)果的可信度,并進一步實現(xiàn)了不同轉(zhuǎn)速傳感器之間的準(zhǔn)確度對比、以及不同傳感器的測量精度、以及分辨力的對比。
文檔編號G01P21/02GK102608358SQ201210062339
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者付函, 王書茂, 王新, 王玲 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)