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如何利用脉冲数测量转速

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:确定转速名义上非常简单,只需要测量两个连续脉冲所对应的时间即可。暂时不考虑测量仪器的相关参数。所以,使用高脉冲数的转速传感器测量高转速时,如果数采为LMS的设备,应使用数字信号或IE模式。综上所述,当使用高脉冲数的转速传感器测量转速时,应综合考虑传感器的最大输出频率、数据采集仪能接收的最大脉冲频率和脉冲数来确定传感器能测的最大转速值。

如何利用脉冲数测量转速

扭振分析或者角度域分析时,要求获得精确的转速信息,这个时候通常会使用高脉冲数(PPR)的转速传感器,如编码器、角标仪等。这些转速传感器每经过一个角度间隔输出一个脉冲。如果每圈有N个脉冲,那么显然,每经过360°/N会输出一个脉冲信号。确定转速名义上非常简单,只需要测量两个连续脉冲所对应的时间即可。如果两个连续脉冲对应的时间周期是Δt,角度变化为360°/N,那么转速简单地通过360°/(N×Δt)/s或者60/(N×Δt)rpm来估算。

由于传感器输出的是脉冲方波信号(也有的是正弦信号),因而对应的会存在脉冲频率,脉冲频率计算公式如下:

脉冲频率=转频(转速/60)×脉冲数(PPR)转速越高,脉冲数越多,输出的脉冲频率越高。

像编码器等转速传感器参数中有一项非常重要的指标,就是它的最大输出频率,这个最大输出频率实际上就是传感器能输出的最大脉冲频率。根据上面这个公式可知,这个频率和编码器的脉冲数决定了能够测量的最大的转速。

暂时不考虑测量仪器的相关参数。如某型号编码器最大输出频率≤100kHz,假设每圈脉冲数为600PPR,则能测的最大转速计算公式由上式推导得

可测的最大转速=60×最大输出频率(脉冲频率)/PPR按这个公式计算这个编码器能测的最大转速为10krpm。因此,编码器的输出频率越高,脉冲数越小,能测的转速上限越高。当输出频率一定时,脉冲数越大,能测量的转速上限越低。

以上计算转速传感器能测量的最大转速时仅考虑了传感器本身,还没有考虑数据采集仪的指标。如果考虑数据采集仪的指标,以上公式中的最大输出频率则应该用传感器的最大输出频率和数据采集仪能接收的最大频率的较小者来计算。假设传感器能输出很高的脉冲频率,但是数据采集仪接收不了这么高的脉冲频率,则能测量的最大转速必然降低。因此,需要综合考虑传感器的最大输出频率和数据采集仪能接收的最大脉冲频率。

如考虑LMSSCADAS系列数据采集设备,在进行转速测量时,由于数据采集仪的扭振模式有三种格式:模拟信号、数字信号和IE(增强型编码器)。模拟信号能接收的最大转速脉冲频率是40kHz,而其他两种模式均为200kHz,如图2-42所示。而转速脉冲频率等于转频×PPR,因而,当数采设备能接收的最大脉冲频率一定时,PPR越大,能测的转速上限越小。所以,计算转速传感器能测量的最大转速时应同时考虑数采设备能接收的最大脉冲频率和转速传感器的最大输出频率,使转速传感器最大输出脉冲频率应小于等于传感器最大输出频率和数采设备能接受的最大脉冲频率的极小值,即应满足以下公式:(www.xing528.com)

最大转速×PPR/60≤min(数采能接受的最大脉冲频率,传感器的最大输出频率)

因此,当用模拟信号模式采集转速信号,使用之前那个脉冲数为600PPR的转速传感器时,高转速(超过4krpm)就有可能没有转速信号了。因为使用模拟信号模式,数采能接收的最大脉冲频率为40kHz,按这个频率计算出来这个编码器只能测量到4krpm。

如果改用数字信号或IE模式,按数采设备能接收的最大脉冲频率为200kHz计算,能测的最大转速为20krpm。但由于这个传感器最大的输出频率是100kHz,按这个输出频率计算,能测量的最大转速为10krpm。综合考虑二者,取最小者为系统能测的最大转速,因此,采用数字信号或IE模式,这个传感器能测量的最大转速为10krpm。所以,使用高脉冲数的转速传感器测量高转速时,如果数采为LMS的设备,应使用数字信号或IE模式。

综上所述,当使用高脉冲数的转速传感器测量转速时,应综合考虑传感器的最大输出频率、数据采集仪能接收的最大脉冲频率和脉冲数来确定传感器能测的最大转速值。

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2-42 不同模式下可接受的最大脉冲频率不同

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