(完整版)转速测量方法

转速测量方法与转速仪表

转速测量在国民经济的各个领域，都是必不可少的。本文就转速测量方法以及实施检测的仪表，做一简单的阐述。希望给工作中需要转速测量仪表，和在转速测量或相关领域进行研究开发的人员提供一些参考意见。

关键词：速度线速度角速度转速误差和精度采样时

间虚拟仪表

主题：考察转速测量方法演变，从演变的轨迹对转速测量有一个比较全面

的了解，着重介绍智能转速表的检测方法和实施检测的仪表。

内容提要：

•转速检测仪表的分类

•电子式转速表

•转速测量的方法

•结束语

•附录

一、转速检测仪表的分类：

1.离心式转速表，利用离心力与拉力的平衡来指示转速。离心式

转速表是最传统的转速测量工具，是利用离心力原理的机械式转速表；测量精度一般在1~2级，一般就地安装。一只优良的离心式转速表不但有准确直观的特点，还具备可靠耐用的优点。但是结构比较复杂。

2.磁性转速表，利用旋转磁场，在金属罩帽上产生旋转力，利用旋

转力与游丝力的平衡来指示转速。磁性转速表，是成功利用磁力的一个典范，是利用磁力原理的机械式转速表；一般就地安装，用软轴可以短距离异地安装。磁性转速表，因结构较简单，目前较普遍用于摩托车和汽车

以及其它机械设备。异地安装时软轴易损坏。

3.电动式转速表，由小型交流发电机、电缆、电动机和磁性表头组

成。小型交流发电机产生交流电，交流电通过电缆输送，驱动小型交流电动机，小型交流电动机的转速与被测轴的转速一致。磁性转速表头与小型交流电动机同轴连接在一起，磁性表头指示的转速自然就是被测轴的转速；电动式转速表，异地安装非常方便，抗振性能好，广泛运用于柴油机

和船舶设备。

4.磁电式转速表，磁电传感器加电流表，异地安装非常方便。

5.闪光式转速表，利用视觉暂留的原理。闪光式转速表，除了检测

转速（往复速度）外，还可以观测循环往复运动物体的静像，对了解机械

设备的工作状态，是一必不可少的观测工具。

6.电子式转速表，电子技术的不断进步，使这一类转速表有了突飞

猛进的发展。

上述６种转速表，具有各自独特的结构和原理，既代表着不同时期的技术发展水平，也体现人类认识自然的阶段性发展过程。时代在不断前进，有些东西将会成为历史；但我们留心回顾一下，不禁要惊叹前贤的匠心！

1.离心式转速表，是机械力学的成果；

2.磁性式转速表，是运用磁力和机械力的一个典范；

3.电动式转速表，巧妙运用微型发电机和微型电动机将旋转运动异

地拷贝；

4.磁电式转速表，电流表头和传感器都是电磁学的普及运用；

5.闪光式转速表，人类认识自然的同时也认识了自我，体现了人类

的灵性；

6.电子式转速表，电子技术的千变万化，给了我们今天五彩缤纷的

世界，同样也造就了满足人们各种需要的转速测量仪表。

二、电子式转速表

电子式转速表是一个比较笼统的概念：以现代电子技术为基础，设计制造的转速测量工具。它一般有传感器和显示器，有的还有信号输出和控制。因为传感器和显示器件方面的多种多样，还有测量方法的多样性，很难像前５种一样来归类。本文将电子类转速表，从传感器和二次仪表分开来分类。如果从安装使用方式上来分，还有就地安装式、台式、柜装式和便携式以及手持式。本文对此

不做详述。

转速传感器

转速传感器从原理（或器件）上来分，有磁电感应式、光电效应式、霍尔效应式、磁阻效应式、介质电磁感应式等。另外还有间接测量转速的转速传感器：如加速度传感器（通过积分运算，间接导出转速），位移传感器通过微分运算，间接导出转速），等等。测速发电机和某些磁电传感器在线性区域，可以直接通

过交流有效值转换，来测量转速；大多数都输出脉冲信号（近似正弦波或矩形波）。针对脉冲信号测转速的方法有：频率积分法（也就是F/V转换法，其直接结果是电压或电流），和频率运算法（其直接结果是数字）。

转速显示仪

显示仪从指示形式来分有指针式、数字式、图形及其混合式和虚拟仪表等；

1.指针式：

•动圈式：线圈、游丝指针联于一旋转轴上，给线圈输入电流，线圈感应出磁力，且互成正比；磁力与游丝的扭力平衡，扭力与指针转角成正比，指针的角度也就反映出输入电流的大小；

•动磁式：正交线圈中电流的变化，导致合成磁场方向的变化，

而指针附着在单对极的永磁体上，指针反映电流的变化。

•电动式：双向旋转的马达带动电位器的旋转，电位器的取样值与输入信号电压比较，决定双向旋转马达正转、反转或停止，与电位器

联动的指针正确反映输入信号的大小。

上述三式指针类表头中，电动式表头属于电子类，动磁式表头和动圈式表头本身不属于电子类，当与表头配套的传感器或表头驱动需要供电电源时，且依赖现代电子技术时，这里就把它归为电子类。

2.数字式、图形及其混合式：

主要是从器件来区分，有数码管、字段式液晶、液晶屏、荧光管、荧光屏、等离子屏和EL屏等。显示技术是一门专门的技术，本文会涉及一些显示技术，

但不做展开阐述。

3.虚拟转速表：

随着计算机的普及，利用计算机做显示和操作平台的虚拟仪表，也越来越被广泛运用，目前主流的开发平台是NI公司的LabVIEW。有关开发运用技术，

可以浏览NI公司的网站。

三、转速测量的方法

•F/V转换

电子类转速测量仪表，由转速传感器和表头（显示器）组成。目前常用的转速传感器，大多输出脉冲信号，只要通过频率电流转换就能与电压电流输入型的指针表和数字表匹配，或直接送PLC;频率电流转换的方法有阻容积分法、电荷泵法和专用集成电路法，前两种方法在磁电转速表中也有运用。专用集成电路大都数是阻容积分法、电荷泵法的综合。目前常用的专用集成电路，有LM331、AD654和VF32等,转换精度在0.1%以上；但在低频时，这种转换就无能为力。采用单片机或FPGA，做F/D和D/A转换，转换精度在0.5~0.05%之间，量程从0~2Hz到0~20KHz，频率低于10Hz时反映时间也变长。关于F/V转换，请参考相应芯片介绍和应用资料，本文不做赘述。

•频率运算