[發明專利]一種基于電極感測靜電場電勢差變化的轉速測量裝置

在審

• 申請號: 202010585184.8
• 申請日: 2020-06-27
• 公開（公告）號: CN111596087A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 劉紅星;劉樂;魏宏利
• 申請（專利權）人: 蘇州格里德醫學傳感技術有限公司
• 主分類號: G01P3/46
• 分類號: G01P3/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于電極感測靜電場電勢差變化的轉速測量裝置，它由傳感器、信號放大調理電路、AD轉換器和處理器等部件組成，其特征是，傳感器表現為一對電極，使用時安裝在被監測轉動體附近(不接觸轉動體)，對兩電極處的電勢差信號依次進行信號放大調理、模數轉換(AD)，然后進入處理器進行處理，依據電勢差信號的周期性計算轉動體的轉速。本方案不必象磁電轉換式測速裝置那樣在轉動體上需要安裝對應的磁性部分或利用其不平衡，也不必象光電轉換式測速裝置那樣在轉動體上需要安裝反光片(紙)，更方便使用。

技術領域

本申請涉及一種轉速測量裝置。

實際中存在非常多的轉動設備，如發電機、電動機、電風扇等，轉速是它們的重要參數，存在一個測量的問題。有些做直線往復運動的設備，也可以通過特定機構將之轉變為旋轉運動，然后通過測旋轉體的轉速間接測量直線往復運動的速度。因此，轉速測量具有普遍性。

背景技術

現有的測量轉速的裝置，按原理可分為磁電轉換式和光電轉換式兩類。

磁電轉換式的轉速測量裝置，要求監測的轉動體具有鐵磁性，而且在其轉動一周的過程中，伴隨著磁場的變化。為此，轉動體在對應傳感器的監測部位一般具有“鍵槽”或磁性“凸起”，或者在轉動體上安裝有鐵磁性齒輪。通常，業界熟悉的電渦流傳感器、磁電接近開關、霍爾傳感器等都屬于這一類測速傳感器。基于磁電原理的轉速測量裝置，在應用中有不方便之處，因為要么需要轉軸上存在磁性“鍵槽”或“凸起”，要么需要安裝有磁性齒輪；由于鐵磁性材料的比重較大，為了測速而對轉動體的結構做些許改變，可能影響到轉動裝置的動力學特性。也有部分基于磁電原理的轉速測量，利用轉子的自然不平衡性來測量，需要探頭與轉子的安裝距離足夠近(安裝間隙足夠小)，探頭安裝難度較高。

光電轉換式的測速裝置，不要求監測對象是鐵磁性的，但需要在監測的轉動體上貼上反光片(紙)。其原理和方法是：測速裝置射出光束至轉動體，監測轉動體一周轉動中反光強度的變化來測量轉速。這種測速裝置工作時，不僅要求要有反光紙配合，還要射出的光能對上反光紙才行。顯然，這種光電轉換式的測速裝置，實際使用中也有局限性或者說不方便之處。

發明內容

發明目的。

提出一種新的轉速測量裝置的方案，不必象磁電轉換式測速裝置那樣在轉動體上需要安裝對應的磁性部分或利用其不平衡，也不必象光電轉換式測速裝置那樣在轉動體上需要安裝反光片(紙)，更方便使用。

技術方案。

一種轉速測量裝置，它由傳感器、信號放大調理電路、AD轉換器和處理器等部件組成，其特征是，傳感器表現為一對電極，使用時安裝在被監測轉動體附近(不接觸轉動體)，對兩電極處的電勢差信號依次進行信號放大調理、模數轉換(AD)，然后進入處理器進行處理，依據電勢差信號的周期性計算轉動體的轉速。

以上方案利用的自然規律是：轉動體在轉動過程中會因摩擦或其他原因生電，其電場隨著轉動過程周期性地變化，包括電場中兩點間的電勢差(即電壓)呈周期性變化；并且，這種電勢差的變化足夠大，特別是在轉動體包含絕緣材料的情況下。方案的提出正是基于這樣的自然規律的發現。

有益效果。

搭建了一個基于電極感測靜電場電勢差變化的轉速測量裝置，詳見實施例。

測試實驗。拿一電扇作為監測對象，讓布置了一對電極的感應板朝向電扇，距離電扇約0.5米。開動電扇，連續記錄感測的電壓，發現其呈現周期性變化，變化的頻率經計算剛好就是轉速10Hz(600rpm)，與電扇說明書標稱的轉速一致，說明了本申請方案的有效性。本實驗中，既沒有在轉動體上安排磁性轉動部分或利用其不平衡性，也沒有貼反光片(或紙)，體現了其方便性，達到了本發明的目的。

附圖說明

圖1，本發明基于電極感測靜電場變化的轉速測量裝置方案邏輯框圖。