水泵检测中二种转速测量方法的探讨_钟文才
转速测量的方法
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。
∙频率运算在显示精度、可靠性、成本和使用灵活性上有一定要求时，就可直接采用脉冲频率运算型转速表。
频率运算方法，有定时计数法（测频法）、定数计时法（测周法）和同步计数计时法。
定时计数法（测频法）在测量上有±１的误差，低速时误差较大；定数计时法（测周法）也有±１个时间单位的误差，在高速时，误差也很大。
同步计数计时法综合了上述两种方法的优点，在整个测量范围都达到了很高的精度，万分之五以上的测量转速仪表基本都是这种方法。
下面以XJP-10B为例，介绍定时计数法（测频法）、定数计时法（测周法）和同步计数计时法。
早期的XJP-10B转速数字显示仪，采用CMOS数字集成电路。
其原理可用如下三个框图表示：框图一测频原理框图一告诉我们，被测信号通过放大整形进入加法计数器；晶体振荡器的频率信号通过分频产生秒（或分钟）信号，在计数显示控制器中生成寄存脉冲和清零脉冲。
寄存脉冲将加法计数器的BCD码送入寄存器，通过译码驱动，LED数码管显示一秒（或分钟）内的计数值，直到下一次寄存脉冲的到来；紧接着清零，进行下一轮计数、寄存（译码显示）；如此，不间断测频。
转速测量方法
转速测量方法 Written by Peter at 2021 in January转速测量方法可以分为两类，一类是直接法，即直接观测机械或者电机的机械运动，测量特定时间内机械旋转的圈数，从而测出机械运动的转速；另一类是间接法，即测量由于机械转动导致其他物理量的变化，从这些物理量的变化与转速的关系来得到转速。
同时从测速仪是否与转轴接触又可分为接触式，非接触式。
目前国内外常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、离心式转速表测速法、测速发电机测速法、漏磁测速法、闪光测速法和振动测速法。
1．光电码盘测速法这是通过测出转速信号的频率或周期来测量电机转速的一种无接触测速法。
光电码盘安装在转子端轴上，随着电机的转动，光电码盘也跟着一起转动，如果有一个固定光源照射在码盘上，则可利用光敏元件来接受光，接收到光的次数就是码盘的编码数。
若编码数为l，测量时间为t，测量到的脉冲数为N，则转速n=(N/t*l)*60。
2．霍尔元件测速法利用霍尔开关元件测转速的。
霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。
输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速。
3．离心式测速法离心式转速表是利用物体旋转时产生的离心力来测量转速的。
当离心式转速表的转轴随被测物体转动时，离心器上的重物在惯性离心力作用下离开轴心，并通过传动系统带动指针回转。
当指针上的弹簧反作用力矩和惯性离心力矩相平衡时，指针停止在偏转后所指示的刻度值处，即为被测转速值。
这就是离心式转速表的原理。
测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，转速表的轴要与电机的轴保持同心，否则易响准确读数。
4．测速发电机测转速利用直流发电机的电枢电动势E与发电机的转速成正比的这一关系测量转速。
浅谈水泵两种测试方法在现场的应用
浅谈水泵两种测试方法在现场的应用
水泵是一种常见的机械设备，用于将水或其他液体输送到指定位置。
在水泵的生产过
程中，为了确保其质量和性能达到设计要求，在现场需要进行测试。
常用的水泵测试方法
包括性能测试和压力测试。
性能测试是水泵测试的基本内容。
性能测试是指通过测量水泵的流量、扬程和效率等
性能参数，来评估水泵的工作性能。
性能测试可以在水泵出口附近设置流量计和压力表，
通过记录不同工况下的流量和扬程值，计算得出水泵的效率、功率和工作点等参数。
性能
测试是确保水泵能够在设计要求下稳定工作的重要手段。
压力测试是水泵测试的另一种重要方法。
压力测试是指通过增加或降低系统中的压力
来测试水泵的稳定性和最大扬程能力。
在压力测试中，可以使用压力表测量进出口压力差，以确定水泵的扬程。
压力测试可以直观地评估水泵在不同压力条件下的性能表现，对于保
证水泵的工作稳定性和安全性具有重要意义。
在现场应用中，水泵的性能测试和压力测试经常会被同时进行。
以某水泵为例，首先
可以在设备安装完毕后进行性能测试。
可以通过先限制进口水流量，然后记录不同出口压
力下的流量和扬程值，得出水泵的性能曲线。
通过性能测试，可以评估水泵在设计要求下
的工作性能，并根据实际需求进行调整。
转速测量方法与转速仪表
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。
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、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、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、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。
(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。
汽车电动水泵转速测量方法分析及对比
汽车电动水泵转速测量方法分析及对比摘要：本文介绍了汽车电动水泵（以下简称电动水泵）开发过程中转速的多种测量方法，对各种方法的原理、应用范围及优缺点进行了分析对比。
本文介绍的测量方法可以方便地应用于电动水泵设计开发和试验过程。
关键词：电动水泵；热管理；转速测量；性能标定DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2018.23.0331 前言为响应国家节能减排的政策，新能源汽車逐步取代传统汽车，电动水泵作为新能源汽车热管理系统的重要部件，发挥着不可替代的作用。
电动水泵的动力来源为电能，影响到水泵的性能指标有转速及工作电压，其中转速是电动水泵依据整车运行工况实时调整的。
因此，研究选择恰当的转速测量方法对标定电动水泵性能、快速定位问题、提高试验数据的准确性具有重要意义。
2 转速测量方法电动水泵转速的测量主要包括光电传感器法、霍尔法、电压法、电流法、软件反馈法等。
2.1 光电传感器法光电传感器法是利用光的反射原理进行光电转换。
光电传感器法有发射器、接收器、检测电路三部分组成，如图1所示，其中发射器为发光二极管（LED）、红外发射二极管等半导体光源，接收器有光电二极管、光电三极管等。
检测电路主要是起到信号放大、滤波的作用。
使用光电传感器法测速，需要被测物体上的某个位置具备反光特性，即被测物体转一周，传感器可以产生固定数量的脉冲信号。
简而言之，反光的物体上画黑线，不反光的物体上画白线（或者贴反光纸）。
可以直接使用光电转速表等仪器仪表或光电传感器组成信号采集模块，由系统接收处理模块的信号，转换为转速值。
以被测物体转一周，传感器产生一个脉冲信号为例，电动水泵对应的转速：n=f*60其中，f为系统采集到光电传感器模块的输出信号频率。
2.2 霍尔法霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。
当磁场的一个磁极靠近它，霍尔输出低电位电压（低电平）或关的信号，当磁场的另一个磁极靠近它，霍尔输出高电位电压（高电平）或开的信号。
泵轴的检查和跳动测量方法
泵轴的检查和跳动测量方法轴是水泵的一个核心零件，它不但支撑着所有套装在轴上的零部件，而且通过轴传递扭矩。
轴因长期使用或拆卸不当、搬运碰撞，而发生弯曲，特别是细而长的轴更容易弯曲，故新轴或旧轴在拆下后应应进行检查。
1、外观检查与更换对拆卸后的泵轴表面进行外观检查时，一般情况下不需要特意加以修整，只需要用细砂布或百洁布略微打光即可。
检查是否有沟痕，轴颈表面是否有擦伤、碰痕，如果有，则应专门进行修整。
经检查后，若发现有以下情况之一者应更换新轴：1）轴表面发现裂纹，此裂纹会在交变的负载下不断发展，如不更换会导致短轴的事故。
2）轴表面有高速液流冲刷的沟槽，尤其是在键槽处。
3）轴弯曲较大，经多次校直，运行后仍发现弯曲者。
4）轴弯曲为扭曲者。
2、泵轴的跳动（或弯曲度）测量方法1）测量支承将轴装在车床上测量弯曲最为方便，精度也可满足要求。
如果采用轴承或V 形铁作为支承架，应保证支承架本身的水平度，要求允许偏差小于0.02/1000毫米。
如两端轴径不同时，还必须用镶套等方法使轴保持水平。
2）测量步骤：（1）清洁泵轴；（2）确定轴向测量点，一般取轴承、叶轮、机械密封等重要部位；（3）将轴圆断面划八等分；（4）用百分表测第一点的圆断面上八等分各个跳动数，然后逐个测其它各点；（5）计算各点的弯曲度，即对称180°方向上的跳动数差值的一半。
即：弯曲度=（最大读数-最小读数）÷2（6）分析最大弯曲部位与方向。
例如：剖面跳动值为3.89-3.81=0.08毫米，弯曲方向朝向最大值方向。
（7）在检查弯曲度前，先测轴的椭圆度及锥度，前面测得的跳动值应减去此偏差值。
水泵测试中几种常用转速测量方法的探讨
水泵测试中几种常用转速测量方法的探讨引言水泵是工业生产中常用的设备之一，它的性能对工业生产的效率和质量有着重要的影响。
而水泵的转速作为衡量其性能的重要参数，必须进行准确的测量。
在水泵测试中，准确的转速测量对于评估水泵的性能指标至关重要。
本文将探讨水泵测试中常用的转速测量方法，比较其优缺点，以期为水泵测试工作提供一定的参考。
一、光电转速测量法光电转速测量法利用光电传感器测量水泵转子上安装的编码器发出的脉冲信号，从而实现转速的测量。
该方法的优点是测量精度高、测量范围广，适用性强，通过数据处理后可以得到稳定的转速值。
但光电转速测量法需要安装传感器并且需要电源供电，所以在现场测试中会有一定的使用限制。
光电转速测量法的成本较高，需要专业的仪器和设备支持，对于一些小型企业和工厂来说可能有一定的压力。
二、霍尔效应转速测量法霍尔效应转速测量法是利用霍尔传感器检测水泵转子上安装的永磁铁的磁场变化，测量出转子的运动状态。
该方法的优点是结构简单、容易实现自动化控制，同时具有较高的测量精度和稳定性。
霍尔效应转速测量法适用于现场测试，可以在工业生产现场进行实时监测。
但由于这种方法需要安装传感器，在水泵结构尺寸有限的情况下可能会受到一定的限制。
三、振动传感器转速测量法振动传感器转速测量法是通过检测水泵的振动情况来判断转子的运动状态，从而实现对转速的测量。
该方法的优点是不需要对水泵结构进行改动，能够实现非接触式的转速测量，同时还可以监测水泵的运行状态。
但振动传感器测量的准确度受到水泵结构和工况的影响，测量结果相对不稳定，需要进行一定的数据处理和分析，以确保测量结果的可靠性。
五、比较各种转速测量方法综合以上几种常用的转速测量方法来看，不同的方法各有其优势和局限，可以根据具体的水泵测试需求来选择合适的测量方法。
光电转速测量法和霍尔效应转速测量法适用于对测量精度要求较高的情况，因此在实验室和研究开发领域较为常见；而振动传感器转速测量法和声学转速测量法则更适用于工业生产现场，因为它们可以实现非接触式的转速测量，且无需对水泵结构进行改动。
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0引言
在水泵的检测过程中，转速是除流量、扬程、功率等性能参数外另一个重要的性能指标，水泵的工作状态和工作能力都与它存在紧
密的联系，因此准确测量水泵的转速具有十分重要的意义[1]。
测量转速的方法很多，常用的有数字法、闪光法、测频法、测周期法等[2]。
在多年从事水泵测试的过程中，依据闭式试验台和开式试验台，分别采取的不同方法，霍尔传感器测速法和感应线圈测速法。
1霍尔传感器测速法
1.1测量原理霍尔传感器一种磁传感器，其机械结构简单，能检测到磁场及其变化，获得脉冲信号，适用于所有对旋转物体进行检测的转速测量系统。
它具有霍尔传感器结构牢固，精度高，体积小，重量轻，线性度好，功耗小，寿命长，安装方便，耐震动等优点。
本测速法的工作原理是靠磁场的变化引起电流的变化，它的必须具备条件是：有磁铁和引起磁变化的铁，而且必须有变化的磁场
存在。
所以，内部有磁钢，外部有具备引起磁场变化的铁就构成了霍尔传感器[3]。
受磁钢所产生的磁场影响，霍尔传感器输出脉冲信号，其频率和转速成正比，关系式如下：n=60PT
，其中：n —电动机转速；
P —电动机转一圈的脉冲数；T —输出信号周期。
霍尔传感器测速法工作示意图见图1。
1.2霍尔转速传感器霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的，它的核心部分是根据霍尔效应原理由半导体材料制成的霍尔元件。
霍尔效应是磁电效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电
势差，这个电势差称为霍尔电势U ，
其表达式为U=K ·I ·B/d 。
其中K 为霍尔系数，I 为薄片中通过的电流，B 为外加磁场的磁感应强度，d 是薄片的厚度。
所以霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
霍尔转速传感器的结构原理图见图2。
传感器的定子上有2个粘有霍尔片绕组，霍尔片位于每个绕组的中心线上，2个绕组一定要互相垂直摆
放。
传感器的转子为永久磁钢，霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组相连，它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。
1.3测速中注意事项①霍尔转
速传感器只适用于闭式水泵试验台或开式水泵试验台上用陆用电机托动水泵进行测试的情况，不能潜入水里。
②磁铁应安放在泵驱动轴上，为了保证测试的准确性，霍尔传感器要与磁铁近距离水平放置，但不能贴上。
③霍尔传感器分单极接近型和双极锁存型。
因为
购买的成品单极型霍尔传感器没有统一的芯片封装标准，用磁体的
S 极触发或N 极触发具有不确定性，所以当磁体是嵌入固定时，用户在维护和更换时需要对磁体极性做出判别，应用极不便。
而双极型霍尔传感器无须判别磁体极性，具有更大的灵活性和方便性。
实际应用中，常采用NJK5002型霍尔传感器，它属于NPN 型，直径为12毫米，固定时只要在设备外壳上打一个12毫米的园孔就能轻松固定，长度约30毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色LED 点亮，平时处于熄灭状态，非常直观，引线长度为100毫米。
它具有寿命长，响应快无磨损的特点。
2感应线圈测速法
2.1测量原理在电动机转轴附近，放置一个匝数较多的带铁心的线圈，线圈与灵敏的磁电式检流计连接。
由于检流计对微电量敏感，电机转子在旋转时的漏磁通在线圈中感应的电势，就会使检
流讲指针发生明显摆[4]。
用秒表或计时器测取指针摆动若干次的时间，从而求出一分钟内指针摆的次数N 。
若电动机的极对数为P ，则转差Δn=2N P。
求出转差后，就可确定电动机实际转速n ，n=n 0-Δn 。
线圈还可以与数字转差仪相接，通过仪表直接显示电动机的转速、
转差和电源频率。
2.2制作过程①感应线圈可以采用自绕的方式来制作，通常
线圈的匝数应大于8000匝。
更简便的方式是采用CJ10－10
（380V ）交流接触器里面自带的线圈，该线圈匝数为8750匝。
②感应线圈必须密封，不透水。
因为感应线圈要潜入水下，所以密封尤为关键，可用环氧树脂胶或普通的蜡密封。
用蜡的方法简便宜行：首先把感应线圈悬空放入一方形容器里，然后将加热至熔化的蜡倒入容器中，
常温冷却48小时即可。
在密封过程中，应注意将屏蔽电缆与感应线圈的接线头和感应线圈密封成一个整体。
2.3测速中注意事项①为了提高测量的精确度，感应线圈应紧贴在被试水泵电动机机壳的上部或下部。
②在测速的过程中，会出现电机额定功率小于550W 或电机所带负载较小的情况，这样会产生转差较低，电流偏小，轴端漏磁通也较小的现象，从而导致二次仪
表将由于感应电势较小，信号较弱，无法取得准确的测量结果。
这时，可采用两个或两个以上的感应线圈紧贴在潜水电机机壳的上部或下部进行检测，但必须保证各个感应线圈的引线串联连接。
③这种方法也可以测试带到离心泵的电动机进行测速，但仅适用于转子电流频率为0.5～4Hz 的交流异步电动机，超出这个范围测试将不准。
3结束语
这二种测试方法都具有成本低、体积小、构造容易、性能好、使用寿命长的特点，所以不仅在水泵测试中普遍应用，在其它测量转速领域也应用广泛。
参考文献：
[1]张勇.矿山用多级离心式水泵运行参数检测[D].辽宁工程技术大学，
2007年.
[2]沈文治，王寿根，任明达，吴越，张钦堂.高精度高可靠性泵测试系统[J].排灌机械，1994（1）.[3]沈波，陈荷娟，王志兴，赖百坛.基于地磁传感器的计转数引信可行性研究[J].探测与控制学报，
2001（4）.[4]朱毅.潜水电泵转速的测量[J].农机质量与监督，1999（1）.——————————————————————
—基金项目：吉林省科技发展计划资助项目（20111009）。
作者简介：钟文才（1963-），男，吉林长春人，任职于吉林省农业机械研究院，
吉林省泵类产品质量监督检验站站长，研究员，大专，现主要从事于自动化测控系统、农业机械化设备的研发。
水泵检测中二种转速测量方法的探讨
Discussion on Two Kinds of Rotate Speed Measurement Methods in Water Pump Detection
钟文才Zhong Wencai ；范志华Fan Zhihua ；苏成贵Su Chenggui ；杨光Yang Guang
（吉林省农业机械研究院，长春130022）
（Jilin Academy of Agricultural Machinery ，Changchun 130022，China ）
摘要：本文从测试原理、传感器研制和测试中注意事项三方面探讨了在水泵检测中霍尔传感器测速法和感应线圈测速法的应用，阐明了这
二种方法的优点。
Abstract:This paper discussed the application of Hall sensor velocimetry and induction coil velocimetry in water pump detection from the testing principle,sensor R&D and matters needing attention in testing,and clarified the advantages of these two kinds of methods.
关键词：水泵；转速；测量Key words:water pump ；rotate speed ；measurement
中图分类号：S23
文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2012）
15-0042-01
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