航空传感器与控制元件：第6章 转速测量

1、1第六章 转速测量6.1 接触式转速表6.2 测速发电机 6.3 数字式转速表6.4 转速表的标定2转速转体旋转的速度，以旋转体每分钟内的转数来表示，单位为r/min,转速发动机运行的一个重要的特性参数喷气式发动机涡轮转速活塞式发动机曲轴转速直升机旋翼转速36.1 接触式转速表接触式转速表离心式磁性式46.1.1离心式特点结构简单可靠测量范围比较宽，可达20000 r/min以上。测量精度不高，一般在1%2%;动态特性不好，不适合测量变化较快的转速56.1.2磁性式磁性转速表是利用电磁感应原理把转速转变成转角的一种测量装置。特点：结构简单、维修方便，但精度不高66.2测速发电机测速发电机是利用

2、电磁感应原理制成的一种把转动的机械能转换成电信号输出的装置特点输出电压与转速保持良好的线性关系；剩余电压（转速为零时的输出电压）要小；输出电压的极性和相位能反映被测对象的转向；温度变化对输出特性的影响小；输出电压的斜率大，即转速变化所引起的输出电压的变化要大；摩擦转矩和惯性要小。分为直流和交流两类76.2.1直流测速发电机按励磁方式可分为两种型式电磁式永磁式86.2.1直流测速发电机96.2.1直流测速发电机106.2.1直流测速发电机直流测速发电机的平均直流输出电压 ，与转速N大体上呈线性关系116.2.1直流测速发电机空载时电枢电流Ia=0，直流测速发电机的输出电压和电枢感应电动势相等，因

3、而输出电压与转速成正比。负载时电枢电流Ia0，126.2.1直流测速发电机在理想情况下，若不计电刷和换向器之间的接触电阻，即 ，则136.2.1直流测速发电机146.2.1直流测速发电机直流测速发电机的误差及减小误差的方法实际上直流测速发电机的输出特性并不是严格的线性特性，而与线性特性之间存在有误差。电枢反应的影响当电枢绕组中没有电流通过时，由磁极所形成的磁场称为主磁场，近似按正弦规律分布。当电枢绕组中有电流通过时，绕组本身产生一个磁场，称为电枢磁场。电枢磁场对主磁场的作用将使主磁场发生畸变.当直流测速发电机带负载时，负载电流流经电枢，产生电枢反应的去磁作用，使电机气隙磁通减小。因此，在相同转

4、速下，负载时电枢绕组的感应电动势比在空载时电枢绕组的感应电动势小。负载电阻越小或转速越高，电枢电流就越大，电枢反应的去磁作用越强，气隙磁通减小的越多，输出电压下降越显著。致使输出特性向下弯曲。156.2.1直流测速发电机电刷接触电阻的影响测速发电机带负载时，由于电刷与换向器之间存在接触电阻，会产生电刷的接触压降 ，使输出电压降低。166.2.1直流测速发电机电刷位置的影响当直流测速发电机带负载运行时，若电刷没有严格地位于几何中性线上，会造成测速发电机正反转时输出电压不对称，即在相同的转速下，测速发电机正反向旋转时，输出电压不完全相等。这是因为当电刷偏离几何中性线一个不大的角度时，电枢反应的直轴

5、分量磁通若在一种转向下起着去磁作用，而在另一种转向下起着增磁作用。因此，在两种不同的转向下，尽管转速相同，电枢绕组的感应电动势不相等，其输出电压也不相等。176.2.1直流测速发电机温度的影响电磁式直流测速发电机在实际工作时，由于周围环境温度的变化以及电机本身发热（由电机各种损耗引起），都会引起电机中励磁绕组电阻的变化。当温度升高时，励磁绕组电阻增大。这时即使励磁电压保持不变，励磁电流也将减小，磁通也随之减小，导致电枢绕组的感应电动势和输出电压降低。铜的电阻温度系数约为0.004/，即当温度每升高25，其电阻值相应增加10%。所以，温度的变化对电磁式直流测速发电机输出特性的影响是很严重的。18

6、6.2.1直流测速发电机纹波的影响实际上直流测速发电机，在和n 为定值时，其输出电压并不是稳定的直流电压，而总是带有微弱的脉动，通常把这种脉动称为纹波。引起纹波的因素很多，主要是电机本身的固有结构及加工误差所引起。196.2.1直流测速发电机直流测速发电机的性能指标线性误差U %在其工作的转速范围内，实际输出电压与理想输出电压的最大差值Um与最大理想输出电压Uam之比称为线性误差206.2.1直流测速发电机最大线性工作转速nm在允许的线性误差范围内的电枢最高转速称为最大线性工作转速。亦即测速发电机的额定转速。输出斜率Kg在额定的励磁条件下，单位转速所产生的输出电压称为输出斜率。此值越大越好。增

7、大负载电阻，可提高输出斜率。负载电阻RL保证输出特性在允许误差范围内的最小负载电阻值。在使用时，接到电枢两端的电阻应不小于此值。216.2.1直流测速发电机不灵敏区n由于换向器与电刷间的接触压降Ub ，而导致测速发电机在低转速时，其输出电压很低，几乎为零，这个转速范围称为不灵敏区。输出电压的不对称度Kub在相同转速下，测速发电机正反转时的输出电压绝对值之差Ua2与两者平均值Uav之比称为输出电压的不对称度，即纹波系数Ku在一定转速下，输出电压中交流分量的峰值与直流分量之比称为纹波系数。226.2.2交流测速发电机相线圈上感应出频率和相位都与激励电压相同，但幅值与瞬时转速N成正比的交流输出电压

8、。当旋转方向改变时 亦随之发生180的相移。当转子静止不动时，输出电压 基本上为零。236.3数字式转速表结构上包括转速传感器和转速指示器两个主要部分，前者将被测转速转换成相应的脉冲信号频率(fx);后者则是频率或周期的测量装置，并最终以要求的形式直接显示被测转速。磁电式转速传感器电涡流式转速传感器霍耳式转速传感器光电式转速传感器246.3数字式转速表磁电式转速传感器256.3数字式转速表当转轴旋转时，导磁齿盘依次间断地改变磁路的磁阻，磁路磁阻随之发生周期性的变化，则在感应线圈上产生感应电势，电势的频率fx与转轴的转速nx，和齿盘的齿数z成正比。266.3数字式转速表注意：由于感应电势的幅值也与转速成正比，转速太低时，电势也小，难以准确测量。因此，感应式转速传感器适于测量比较高的转速。 水久磁铁与齿盘间的间隙方对感应电势影响十分显著。因此，在可能的情况下，应使h尽可能小。 为了使磁阻变化明显，要求导磁齿应有一定的高度，如果采用齿轮式的，最好用大模数齿轮。276.3数字式转速表电涡流式转速传感器286.3数字式转速表电涡流影响的结果使等效阻抗Z的实部增大，虚部减小。即等效的品质因数Q值减小了，这样电涡流将消耗电能，在导体上产生热量。296.3数字式转速表 涡流强度与距离的关系306.3数字式转速表316.3数字式转速表霍耳式转速传感器326