专利名称：新型的光电转速传感器测试装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试设备，更具体的说，本发明是关于光电转速传感器的测试装置。
背景技术：
目前，我国进入高铁时代，对各种传感器的要求越来越高，如对光电转速传感器， 要求在机车运行颠簸的恶劣条件下长期可靠使用。这就要求在设计、生产这类光电转速传 感器时不仅要有常规的测量精度测试，更要在模拟机车运行的颠簸状态下进行测试，以验 证传感器的可靠性、耐用性。 中国专利局于2007年2月7日公告了一份CN2867349Y号文献，名称为机车速度 传感器检测装置，该文献所提供的一种机车速度传感器检测装置市电经过一隔离变压器 分成两路， 一路通过一开关电源分别连接示波器和速度传感器，示波器两探笔接于速度传 感器输出端；隔离变压器输出另一路连接调压器，调压器连接桥式整流电路，桥式整流电路 输出端接直流电动机，电容C接在直流电机的运行线圈和启动线圈之间。其特点是能够模 拟机车运行情况下速度传感器的工作状态，通过对速度传感器输出波形的分析，迅速判断 其故障所在及测量其各项技术指标。它的缺点就是只模拟了机车运行的速度变化，而没有 模拟机车运行上下左右颠簸的状态。它只能作为检测故障的设备，而不能作为测试传感器 本身的精度、可靠性、耐用性的设备。
发明内容
本发明解决了光电转速传感器的精度测试问题。提供了一种光电转速传感器测试 装备，能精确地给出一个转速值，并获得一个测量值，通过比较来确定被测光电转速传感器 的测量精度； 本发明还解决了光电转速传感器的可靠性、耐用性测试问题。在测试光电转速传 感器精度的同时，模拟机车运行的颠簸状态，将被测光电转速传感器在一个维度或两个维 度震动，以测试光电转速传感器的可靠性、耐用性。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种新型的光电转速传感器测试 装备，包括测试电气设备和机械动力设备，所述测试电气设备包括工控机、交流伺服传动系 统、电机调速系统；所述机械动力设备包括机架和设置在机架的基准转速发生装置和一个 至少一维的震动发生装置；交流伺服传动系统连接基准转速发生装置，电机调速系统连接 震动发生装置。 被测光电转速传感器安装在震动发生装置上，被测光电转速传感器的光栅转轴轴 端对着基准转速发生装置，被测光电转速传感器的输出与工控机相连。 在工控机输入一个给定值，运用变频调速技术，交流伺服传动系统可以使基准转 速发生装置在一个与给定值误差极小的恒定转速下旋转。模拟机车运行速度的变化不断改 变给定值，基准转速发生装置的转动速度也以极小的滞后时间随之改变。被测光电转速传感器的光栅转轴轴端对着基准转速发生装置，工控机应用虚拟仪器技术获得被测光电转速 传感器各种参数的测量值。工控机将给定值与测量值对比分析，就可以得出被测光电转速 传感器的精度参数。 与此同时，通过电机调速系统控制震动发生装置产生震动，被测光电转速传感器
安装在震动发生装置上，可以模拟机车在运行的过程中发生的垂向震动和车轮的轴向窜
动。经过一定时间的持续测试，可以判断被测光电转速传感器的耐用性与可靠性。 作为优化，所述基准转速发生装置包括与所述交流伺服传动系统相连的伺服电机
和旋转轴，伺服电机水平安装在机架内，伺服电机输出轴与旋转轴的一端相连，旋转轴的另
一端开有能使被测光电转速传感器的光栅转轴轴端伸入并能够带动光栅转轴轴端旋转的
孔；所述旋转轴通过轴承座安装在机架内。 基准转速发生装置也可以是步进电机系统，或液压伺服传动系统。但伺服电机具 有结构简单，控制精度高的优点。将被测光电转速传感器的光栅转轴轴端伸入能够带动光 栅转轴轴端旋转的孔内，也是尽可能模拟光电转速传感器在机车实际使用时的状况。
作为优选，所述震动发生装置是一维震动发生装置。包括电动机、偏心轮、连杆和 震动输出面板；电动机安装在机架内，电动机输出轴通过偏心轮、连杆与震动输出面板相 连。电动机通过偏心轮将电动机的旋转运动改变为连杆的直线往复运动，连杆带动震动输 出面板来回震动。如果连杆与基准转速发生装置中的旋转轴平行安装，连杆带动震动输出 面板作相对于旋转轴轴向震动，可以模拟机车运行中的车轮轴向窜动。当连杆与基准转速 发生装置中的旋转轴垂直安装，连杆带动震动输出面板作相对于旋转轴径向震动，可以模 拟机车运行中的车轮上下震动。 一维震动发生装置只模拟机车在运行的过程中发生的垂向 震动或车轮的轴向窜动，这样结构比较简单。 作为优选，所述震动发生装置是两维震动发生装置。同时模拟机车在运行的过程 中发生的垂向震动和车轮的轴向窜动。这样可以更真实地模拟光电转速传感器的工作条 件。 作为优选，所述两维震动发生装置包括两个电动机、两个偏心轮、横向连杆、横向 滑动座、横向滑动机构、过渡板、垂向连杆、垂向滑动机构、震动输出面板；一个电动机垂直 安装在机架内，电动机输出轴通过一个偏心轮、横向连杆与横向滑动座的一端铰接，横向滑 动座的另一端与过渡板的一侧固定连接，过渡板通过垂向滑动机构连接到震动输出面板； 一个电动机水平安装在机架内，电动机输出轴通过一个偏心轮与垂向连杆的一端铰接，垂 向连杆的另一端与震动输出面板铰连；所述横向滑动座通过横向滑动机构与机架连接。
垂直安装的电动机使横向连杆、横向滑动座及过渡板作水平震动。垂向滑动机构 由两根导轨和四个滑块组成，两根导轨安装在过渡板两侧，四个滑块安装在震动输出面板 的四角。震动输出面板可以在过渡板上作上下滑动。这样过渡板的水平震动可以带动震动 输出面板也作水平震动。反过来当震动输出面板作垂向震动时，不会带动过渡板作垂向震 动。横向连杆、横向滑动座与基准转速发生装置中的旋转轴平行。过渡板与震动输出面板 平行，过渡板上开有孔，使旋转轴穿过过渡板。横向滑动座通过横向滑动机构与机架连接， 横向滑动机构也由由两根导轨和四个滑块组成，两根导轨上下水平安装在机架上，四个滑 块安装在横向滑动座的四角。使横向滑动座只可作水平震动，可以消除过渡板传递过来的 垂向震动力。垂直安装的电动机使震动输出面板作相对与基准转速发生装置中的旋转轴轴向震动，即模拟行车运行中的车轮轴向窜动，改变电动机的转速，可以改变震动的频率。
水平安装的电动机，通过偏心轮使垂向连杆作垂向震动，垂向连杆带动震动输出 面板作相对与基准转速发生装置中的旋转轴径向震动。可以模拟机车运行中车轮的上下震 动。改变电动机的转速，可以改变震动的频率。 作为优选，所述横向滑动座是箱形结构。使横向滑动座与过渡板是面连接，可以加 强连接。在箱形结构的四角安装四个滑块，使横向滑动座在安装在机架上的两根导轨上更 稳定地水平滑动。 作为优选，所述横向连杆与垂向连杆的两端设置有球面轴承。即由球面轴承实现 铰接，因此能更好地使电动机不受影响。 所述震动输出面板开有能安装被测光电转速传感器、使被测光电转速传感器的光 栅转轴轴端伸入所述旋转轴端部的孔。被测光电转速传感器伸入所述旋转轴的轴端孔内并 安装在所述震动输出面板上、通过航空插头与工控机相连。被测光电转速传感器自带万向 节头，这样的安装方式与实际使用是完全一致的。 作为优选，所述工控机放置在机架内，显示器放置在机架的台面上，工控机连有打 印机，打印机放置在机架内。操作方便，可实时监控并将测试报告打印成文。
作为优选，所述机架的脚上都装有滚轮，所述工控机配有不停电电源。以便现场使 用，即使短时断电也不会丢失测试数据。 本发明的有益效果是提供了一个高精度的基准转速装置，可对光电转速传感器 进行精度测试。同时在测试时，模拟了机车的各种运行速度变化及道路颠簸状况，可对光电 转速传感器进行可靠性、耐用性的测试。不仅是对光电转速传感器电气方面的测试，也是对 光电转速传感器机械结构可靠性的测试。测试结果可靠，测试精度高，使用方便，适应性强。
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的一种外形示意图。 图中1.机架、2.旋转轴、3.震动输出面板、4.垂向滑动机构、5.过渡板、6.横 向滑动座、7.垂向连杆、8.球面轴承、9.偏心轮、10.电动机、12.横向连杆、13.伺服电机、 14.显示器、15.航空插头、16.被测光电转速传感器、17.滚轮、18.打印机、19.工控机、 20.不停电电源，21.横向滑动机构。
具体实施例方式
下面通过具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例 —种新型的光电转速传感器测试装备，参见图1、图2，伺服电机13水平安装在机 架1内的上部，伺服电机13输出轴连接到旋转轴2的一端，旋转轴2的另一端开有一个方 孔。被测光电转速传感器16的光栅转轴轴端伸入方孔内，旋转轴2旋转时，方孔带动被测 光电转速传感器16的光栅转轴轴端旋转。旋转轴2通过两个轴承座连接到机架1上。
震动发生装置采用两维震动。 电动机10是调速电机，垂直安装在机架1内的下部，电动机10输出轴朝上，通过偏心轮9、横向连杆12与箱形的横向滑动座6的一端铰接，横向滑动座6的另一端与过渡板 5固定连接，过渡板5通过垂向滑动机构4与震动输出面板3连接。 横向连杆12两端采用球面轴承8与偏心轮9及横向滑动座6实现铰接。垂向滑 动机构4由两根导轨和四个滑块组成，导轨垂直安装在过渡板5左右两侧，滑块安装在震动 输出面板3的四角。 箱形的横向滑动座6通过横向滑动机构21与机架1连接，两根导轨水平一上一下 安装在机架上，四个滑块安装在横向滑动座6的四角。 另一电动机10水平安装在机架1的下部，电动机10输出轴通过偏心轮9、球面轴 承8与垂向连杆7的一端相连，垂向连杆7的另一端通过球面轴承8与震动输出面板3相 连。 工控机19放置在机架1的左侧，打印机18放置在工控机19的下面，显示器14放 置在机架1的台面上。 震动输出面板3在机架1的右侧。测试时，被测光电转速传感器16的光栅转轴轴 端伸入旋转轴2的端部孔内，并将被测光电转速传感器16的安装座安装在震动输出面板3 上。被测光电转速传感器16的光栅转轴轴端与安装座有自带的万向节连接。被测光电转 速传感器16的输出线通过航空插头15连接到工控机19上。 启动伺服电机13，通过交流伺服传动系统将伺服电机13精确控制在某个转速，最 高可达3000转/分。工控机19接收到被测光电转速传感器16的检测转速，通过对比给定 值与测定值，即可判定被测光电转速传感器16的检测精度是否合格。不断改变给定值，模 拟机车运行速度的变化，可测定被测光电转速传感器16的动态测试精度。
启动两个电动机10，带动震动输出面板3作相对与旋转轴2的轴向和径向震动，分 别调节两个电动机IO，可模拟不同的道路颠簸程度和车轮轴向窜动。在此条件下测试被测 光电转速传感器16的检测精度，就可测试被测光电转速传感器16的可靠性、耐用性或者说 使用寿命是否合格。 工控机19通过打印机18将测试结果打印成文。 在机架1的八个脚上都装上滚轮17，在机架1内装上不停电电源20，可方便现场 使用。即使出现短时的停电，测试数据也不会丢失。 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限 制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求
一种新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于包括测试电气设备和机械动力设备；所述测试电气设备包括工控机、交流伺服传动系统、电机调速系统；所述机械动力设备包括机架和设置在机架的基准转速发生装置和一个至少一维的震动发生装置；交流伺服传动系统连接基准转速发生装置，电机调速系统连接震动发生装置。
2. 根据权利要求1所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述基准转速 发生装置包括与所述交流伺服传动系统相连的伺服电机和旋转轴，伺服电机水平安装在机 架内，伺服电机输出轴与旋转轴的一端相连，旋转轴的另一端开有能使被测光电转速传感 器的光栅转轴轴端伸入并能够带动光栅转轴轴端旋转的孔；所述旋转轴通过轴承座安装在 机架内。
3. 根据权利要求1或2所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述震动 发生装置是一维震动发生装置，包括电动机、偏心轮、连杆和震动输出面板；电动机安装在 机架内，电动机输出轴通过偏心轮、连杆与震动输出面板相连。
4. 根据权利要求1所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述震动发生 装置是两维震动发生装置。
5. 根据权利要求4所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述两维震动 发生装置包括两个电动机、两个偏心轮、横向连杆、横向滑动座、横向滑动机构、过渡板、垂 向连杆、垂向滑动机构、震动输出面板；一个电动机垂直安装在机架内，电动机输出轴通过 一个偏心轮、横向连杆与横向滑动座的一端铰接，横向滑动座的另一端与过渡板的一侧固 定连接，过渡板通过垂向滑动机构连接到震动输出面板；一个电动机水平安装在机架内，电 动机输出轴通过一个偏心轮与垂向连杆的一端铰接，垂向连杆的另一端与震动输出面板铰 接；所述横向滑动座通过横向滑动机构与机架连接。
6. 根据权利要求5所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述横向滑动 座是箱形结构。
7. 根据权利要求5所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述横向连杆 与垂向连杆的两端设置有球面轴承。
8. 根据权利要求3或5所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述震动 输出面板开有能安装被测光电转速传感器、使被测光电转速传感器的光栅转轴轴端伸入所 述旋转轴端部的孔。
9. 根据权利要求1所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于所述工控机放 置在机架内，在机架的台面上设置有显示器，工控机连有打印机，打印机放置在机架内。
10. 根据权利要求1或2或5或9所述新型的光电转速传感器测试装备，其特征在于 所述机架的脚上都装有滚轮，所述工控机配有不停电电源。
全文摘要
本发明涉及一种光电转速传感器的测试设备，目的是在模拟机车的实际运行状态的条件下，测试光电转速传感器的精度、可靠性和耐用性。本发明包括测试电气设备和机械动力设备，所述测试电气设备包括工控机、交流伺服传动系统、电机调速系统；所述机械动力设备包括机架和设置在机架的基准转速发生装置和一个至少一维的震动发生装置；本发明测试结果可靠；测试精度高，使用方便，适应性强。
文档编号G01P3/36GK101769940SQ200910266258
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者刘军, 庄小江, 阮亮 申请人:宁波市北仑恒铁机电制造有限公司