Слайд 89. Измерение частоты вращения

 

    Под скоростью вращения U (об/мин) обычно понимают число оборотов n твердого тела за единицу времени t = 1 мин:

                                                              U = n / t ,                                          

где t – время в минутах.          

    В числе производных единиц Международной системы единиц (СИ) отсутствует термин «скорость вращения» и имеются только следующие термины:

1) угловая скорость w (рад/с) как отношение угла j (в радианах) поворота тела к времени вращения t (в секундах):

                                                       ;                                               

2) частота вращения f (Гц), обозначающая число полных оборотов за единицу времени t = 1 с:

                                                            f = n / t ,                                          

где t – время в секундах.          

Тем не менее в технической литературе, паспортах на приборы единица «об/мин» используется достаточно часто.  

    Устройства для измерения частоты вращения называются тахометрами. По принципу действия они делятся на механические и электрические. Наиболее простой конструкцией отличаются механические тахометры. Они делятся на стационарные и портативные. Стационарные механические тахометры по принципу своего действия представляют собой приборы с индикацией в непосредственной близости от объекта измерения. Они соединяются с ним либо непосредственно, либо при помощи гибкого вала, ременной или цепной передачи. Поэтому измеренная величина может быть передана только на близкое расстояние.

     По физическому принципу, положенному в основу измерения, имеются два типа механических тахометров: тахометр на вихревых токах и центробежный тахометр. Тахометр на вихревых токах имеет вращающийся постоянный магнит, поле которого возбуждает вихревые токи в алюминиевом диске, соединенном с указателем. Возникающий при этом вращающий момент пропорционален частоте вращения магнита и перемещает указатель до тех пор, пока момент, создаваемый вихревыми токами, не уравновесится моментом, созданным возвратной пружиной. Тахометры этого типа применяют преимущественно в тех случаях, когда показания должны начинаться с нуля, соответствовать определенному направлению вращения и охватывать широкий диапазон измерения. Силы, создающие перемещение, сравнительно невелики, что ограничивает возможности использования этого типа тахометров для других целей, кроме индикации. Погрешности составляют около ± 1% и в простейших приборах достигают ± 3% от конечного значения. Тахометры на вихревых токах выпускаются серийно и рассчитаны на скорости до 5000 об/мин.

    В центробежных тахометрах вращающийся маятник отклоняется под действием центробежной силы и через рычажную передачу приводит в движение стрелочный механизм. Отклонения стрелки являются мерой частоты вращения. Центробежные тахометры показывают частоту вращения не от нулевого, а от некоторого минимального и до максимального значения, соотношение которых может находиться в пределах от 1:3 до 1:10. Показания не зависят от направления вращения. Достаточные по величине силы, сообщающие движение стрелочному механизму, допускают приведение в действие дополнительных управляющих и регулирующих устройств. Погрешность измерения не превышает 1%; в специальных исполнениях составляют 0,3%. Так как центробежный тахометр представляет собой колебательную систему, он снабжен демпфирующим устройством. Максимальная частота вращения, измеряемая серийно выпускаемыми центробежными тахометрами, составляет 10000 об/мин. 

     Объект измерения должен обеспечивать возможность установки тахометра или подключения его вручную. Механические тахометры могут быть снабжены электрическими или пневматическими преобразователями, позволяющими использовать их для целей управления и контроля.

  Электрические тахометры (под ними понимаются все тахометры, дающие на выходе электрический сигнал) значительно удобнее механических как по возможности использования для измерения различных физических эффектов, так и по возможности дальнейшей обработки измерительных сигналов. Они могут быть разделены на две основные группы: аналоговые и дискретные. Различие этих двух методов обусловлено в основном применяемыми датчиками. Достоинством как аналогового, так и дискретного способов является возможность размещения показывающего прибора на расстоянии от места измерения, т.е. дистанционное измерение частоты вращения. 

При аналоговом методе с датчика скорости снимается выходной сигнал в виде напряжения или тока, пропорционального измеряемой скорости вращения. Такие датчики называются тахогенераторами. Любой тахогенератор должен быть жестко связан с объектом измерения и, как и механические тахометры, приводится во вращение энергией, потребляемой от объекта измерения. Тахогенераторы вырабатывают непрерывный сигнал, пропорциональный частоте вращения объекта измерений. Их особое достоинство заключается в том, что в них нет подвижных токонесущих деталей и поэтому они работают практически без износа.

При дискретном методе измерения частота вращения определяется подсчетом числа импульсов, создаваемых при каждом обороте за единицу времени, или числа единиц времени между двумя импульсами. Съем данных измерения может осуществляться механически (в результате срабатывания контактов), но основное преимущество дискретного метода заключается в возможности бесконтактной передачи данных. Электрические тахометры, взаимодействующие с объектом измерения без непосредственного контакта с вращающимся телом, потребляют от объекта незначительное количество энергии либо работают совсем без затраты энергии объекта. Связь такого тахометра с объектом измерения осуществляется индукционным, магнитным или фотоэлектрическим путем. Такие тахометры пригодны для измерения очень высоких скоростей и на очень малых объектах. Частота импульсов, снимаемых с этих тахометров, менее восприимчива к помехам, чем напряжение, пропорциональное частоте вращения. Тахометры этого типа, как правило, требуют источник вспомогательной электрической энергии. Между чувствительным элементом прибора, воспринимающим измеряемую величину, и его выходным устройством находятся элементы согласования, преобразующие измерительный сигнал в форму, пригодную для дистанционной передачи измеренной величины. Так как в основу этого метода измерения положен цифровой принцип, то, как правило, используется цифровая индикация и обработка данных измерения.

    Общим для всех электрических тахометров является возможность дистанционной передачи результатов измерений и их контроля и протоколирования совместно с результатами измерения других параметров. Возможно преобразование выходного сигнала в цифровой код, допускающий дальнейшую обработку в микропроцессорах.

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324

Поделиться: