3. 闪光法 – 频闪仪
利用可调脉冲频率的专用电源施加于闪光灯上,将闪光灯的灯光照到转子的转动部分,当调整脉冲频率使得被照部分静止不动时,此时脉冲的频率与电机转运的转速是同步的。若脉冲频率为X Hz(Hz,赫兹,频率单位。重复次数/秒),则转子的转速为60X RPM。而频闪仪就是可以用来产生这种光源的仪器,也叫频闪静像仪或转速计。是能够使做振动、高速旋转或周期运动构件变成" 静止不动 " 构件的一种光学测量装置。频闪仪本身可以发出短暂又频密的闪光,当调节频闪灯的闪动频率,使其与被测物的转动或运动速度接近或同步时,被测物虽然高速运动着,但看上去却是缓慢运动或相对静止,这种视觉暂留现象使人目测就能轻易观测到高速运动物体的表面质量与运行状况 ,而频闪仪的闪光速度即为被检测物体(例如:马达)转速和运动频率 ,亦可以利用频闪仪分析物体振动情况、高速移动物体的动作以及高速摄影等。
工业生产环境的复杂多样造成了对频闪检测仪的不同需求,按照应用环境和使用方式的不同,将频闪仪分为便携式、在线式、灯头分离式,专用型和通用型等;特殊应用的频闪仪还有带有静像视频检查功能的静止画面系统、防爆、防水、UV等种类。工业现场中常用的手持便携式频闪仪特点是便于随身携带,小巧轻便,这种频闪仪多使用大容量的充电电池供电,这样便于频闪仪在生产线的不同位置更灵活使用。在工业生产的质检过程中这种频闪仪多被用在故障源的寻找上。
某厂家频闪仪
频闪仪的使用步骤:
•先估测转子的运动频率,通过电机的额定转速和机械的传动比例大致估算转速;
•将频闪仪的闪光源照射向被测物体;
•由高频往低频方向调整到估算频率,再微调直到被测物体显现出第一个清晰的同步静止画面为止。在确认静止画面时可借由该被测物体的外轮廓、标记等等,来确认是否与停止不动时的画面完全相同,也可以调整其两倍的频率,来确认是否存在两个重叠影像,从而确定其一倍频率时的影像,绝对是真实同步静止画面;
•读出数字幕上所显示的数值,即是该被测物体之每分钟的工作次数,也就是转速RPM。
从频闪仪的原理可以知道,这种便携式频闪仪适合于机器速度比较稳定的场合,因为此时被观测对象也是以一个稳定的频率出现,从而可以实现比较好的观测效果。当机器速度不断变化时,被观测对象的频率也不断变化,此时以固定频率闪光的内部控制模式不能适应(也就是看不到静止的图像了),此时应当采用外部控制模式。通过自动同步频闪仪外接传感器获取外部图像的信号,来一个图案,频闪仪就闪光一次,从而实现图案的自动同步跟踪(这个需要仪器有这个外部控制功能)。
从转速测量的精度和测量的范围来看,便携式频闪仪的指标并不是很好。但频闪仪可以让使用者直接”看到“机械在高速运转时的图像,这是其它转速测量方式不具有的功能。在现场应用时,频闪仪不需要预先安装其它装置,也不需要停机,使用简单,有其独特的功效。
4. 霍尔元件转速测量法
霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855-1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,霍尔元件也称为霍尔传感器。
霍尔效应原理:
如上图:磁场B中有一个霍尔半导体片,恒定电流I通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在两侧方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。由霍尔效应的原理知,霍尔电势的大小取决于:Rh为霍尔常数,它与半导体材质有关;I为霍尔元件的偏置电流;B为磁场强度;d为半导体材料的厚度。对于一个给定的霍尔器件Rh和d都已确定为常数,当偏置电流I固定时,UH将完全取决于被测的磁场强度B。在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压。简单的说,就是外部磁场B和电压成比例变化了。霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种,在转速测量应用中通常使用开关型霍尔传感器。
•开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量;
•线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。
霍尔传感器的使用:
若使霍尔集成电路起传感作用,需要?机械的方法来改变磁感应强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。
1-霍尔半导体元件, 2-永久磁铁, 3-挡隔磁力线的叶片
霍尔传感器测转速方式举例: