专利名称：多传感器比较型转速试验系统及方法
技术领域：
本发明涉及转速测量技术领域，特别涉及一种多传感器比较型转速试验系统及方法。
背景技术：
转速试验台是一种用来模拟实际旋转机械设备动力学行为的试验装置，主要用于实验室验证柔性转子的运动特性。通过选择不同类型的转速传感器进行转速测量，可有效的反应各类转速传感器在转速测量中的优缺点及适用范围。因此本试验台为从事工程测试研究及各大院校有关实验室提供了有效而方便的实验手段，是一套非常适合于科研、教学和培训演示的转速试验系统。目前应用比较多的转速试验台有单一转速传感器测量模式和多转速传感器测量模式。单一转速传感器测量模式由于所选传感器较为单一且实现转速测量的方式有限，因此若不能合理选择测试传感器，则无法实现对转速的精确测量；多转速传感器测量模式所选用的传感器种类较多，除能实现多种转速测量方式、满足不同测量要求外，使用者还可以对不同类型传感器的适用范围及条件进行对比，因此这种测量模式是目前转速试验台发展的一个主要趋势。但现有转速试验台只能进行不同转速传感器在同一测试方法下相互之间准确度的对比，缺少标准转速作参照，导致比较结果缺少可信度。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何使不同转速传感器具有参照，提高不同转速传感器比较结果的可信度。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种多传感器比较型转速试验系统，所述系统包括伺服电机、信号发生装置、处理单元、以及至少两个转速传感器，所述伺服电机包括旋转编码器，所述处理单元与所述旋转编码器、至少两个转速传感器、伺服电机、以及信号发生装置分别连接，所述伺服电机带动所述信号发生装置进行旋转时，所述至少两个转速传感器分别接收由所述信号发生装置所发出的信号，所述处理单元以所述旋转编码器所测得的参考转速为标准，将所述至少两个转速传感器产生的转速信号进行比较。优选地，所述处理单元还用于根据所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果对所述至少两个转速传感器进行准确度对比。优选地，所述处理单元还通过接收所述至少两个转速传感器的连续转速信号分别与所述旋转编码器的连续参考转速进行比较，以实现对所述至少两个转速传感器的测量精度、以及分辨力的对比。优选地，所述系统还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果。优选地，所述系统还包括试验台，所述试验台包括底座和转轴，所述伺服电机、 信号发生装置、以及转速传感器分别可拆式安装于所述底座上，所述信号发生装置设于所述转轴上，所述伺服电机的转子与所述转轴连接。优选地，所述至少两个转速传感器选择自磁电式转速传感器、对射式光电传感器、 漫反射式光电传感器、电感式传感器、霍尔式传感器、凹槽型光电传感器、反射式光电传感器、齿轮转速传感器、以及磁阻式转速传感器。本发明还公开了一种基于所述多传感器比较型转速试验系统的试验方法，所述方法包括以下步骤SI :伺服电机带动信号发生装置进行旋转，至少两个转速传感器分别接收所述信号发生装置所发出的信号；S2:处理单元接收所述伺服电机中的旋转编码器所发送的参考转速、以及所述至少两个转速传感器产生的转速信号；S3:所述处理单元将所述至少两个转速传感器产生的转速信号分别与所述参考转速进行比较。优选地，步骤S3之后还包括步骤S401 :所述处理单元根据所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果对所述至少两个转速传感器进行准确度对比。优选地，步骤S3之后还包括以下步骤S411 :所述处理单元接收所述至少两个转速传感器的连续转速信号分别与所述旋转编码器的连续参考转速进行比较，以实现对所述至少两个转速传感器的测量精度、以及分辨力的对比。优选地，步骤S411中所述处理单元采用测频率法、测周期法、以及测频率/周期法中的至少一种获得所述连续转速信号。(三)有益效果本发明通过高精度的旋转编码器测得转速为标准，提高了不同转速传感器比较结果的可信度，并进一步实现了不同转速传感器之间的准确度对比、以及不同传感器的测量精度、以及分辨力的对比。
图I是按照本发明一种实施方式的多传感器比较型转速试验系统的结构框图；图2是按照本发明一种实施例的多传感器比较型转速试验系统的具体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图I是按照本发明一种实施方式的多传感器比较型转速试验系统的结构框图；参照图1，所述系统包括伺服电机、信号发生装置、处理单元、以及至少两个转速传感器，所述伺服电机包括旋转编码器，所述处理单元与所述旋转编码器、至少两个转速传感器、伺服电机、以及信号发生装置分别连接，所述伺服电机带动所述信号发生装置进行旋转时，所述至少两个转速传感器分别接收由所述信号发生装置所发出的信号，所述处理单元将所述至少两个转速传感器产生的转速信号分别与所述旋转编码器的参考转速进行比较。为实现对不同转速传感器之间的准确度对比，优选地，所述处理单元还用于根据所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果对所述至少两个转速传感器进行准确度对比。为实现对不同传感器的测量精度、以及分辨力的对比，优选地，所述处理单元还通过接收所述至少两个转速传感器的连续转速信号分别与所述旋转编码器的连续参考转速进行比较，以实现对所述至少两个转速传感器的测量精度、以及分辨力的对比。为便于观测比较结果，优选地，所述系统还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果。优选地，所述系统还包括试验台，所述试验台包括底座和转轴，所述伺服电机、 信号发生装置、以及转速传感器分别可拆式安装于所述底座上，所述信号发生装置设于所述转轴上，所述伺服电机的转子与所述转轴连接。优选地，所述至少两个转速传感器选择自磁电式转速传感器、对射式光电传感器、 漫反射式光电传感器、电感式传感器、霍尔式传感器、凹槽型光电传感器、反射式光电传感器、齿轮转速传感器、以及磁阻式转速传感器。实施例I下面以一个实施例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。参照图2(图中未示出处理单元)，本实施例中的系统包括底座I、左支撑架2、螺栓3、转轴4、磁电式、磁阻式与齿轮转速传感器支架5、磁电式转速传感器6、传感器螺母7、对射式光电传感器(发射端)8、对射式与反射式光电传感器支架9、第一有豁口的信号发生盘10、漫反射式光电传感器11、对射式光电传感器(接收端)支架12、对射式光电传感器(接收端)13、第二有豁口的信号发生盘14、电感与霍尔式传感器支架15、电感式传感器16、伺服电机支架17、伺服电机18、固定电机螺栓19、弹性联轴器20、右支撑架21、滚动轴承22、霍尔式传感器23、电磁铁24、信号发生盘预紧螺钉25、嵌有磁铁的信号盘26、凹槽型光电传感器27、凹槽型光电传感器支架28、漫反射式光电传感器支架29、反射式光电传感器30、齿轮转速传感器31、磁阻式转速传感器32、信号发生齿轮33。伺服电机支架17布置在底座I的一端,与伺服电机18通过固定电机螺栓19连接, 伺服电机支架17与底座I、左支撑架2及右支撑架21与底座I、各种传感器支架与底座I 均通过螺栓连接，转轴4通过弹性联轴器20与所述伺服电机18的转子连接，转轴4的两端分别穿过嵌在左支撑架2和右支撑架21中的滚动轴承，第一有豁口的信号发生盘10、第二有豁口的信号发生盘14、信号发生齿轮33均设置于所述左支撑架2及右支撑架21之间。所述转速传感器的测试原理为电感式传感器和霍尔式传感器的工作原理分别基于电磁感应原理和霍尔效应；信号发生盘本身不导磁，所以信号盘中嵌有两块电磁铁，当电磁铁转过电感式和霍尔式传感器的测量头时，传感器输出电平由低变高，当电磁铁转过后， 输出电平由高回到，如此反复；对射式光电传感器工作原理基于光电效应；信号发生盘上有豁口，当豁口转过传感器的测量头时，传感器的发射端发出的光被接收端接收，接收端输出电平由低变高，当豁口转过后，发射端发出的光被信号盘遮挡，输出电平由高回低，如此反复；磁电式转速传感器也是利用电磁感应原理；由于信号齿轮是导磁物体，当齿轮与磁电式转速传感器测量头接触的部分由齿顶变成齿根时，传感器输出电平由高变低，当由齿根变成齿顶时，输出电平由低回高，如此反复。和现有技术相比，本实施例的系统融合了转速测量的各类典型传感器及多种不同的测量方法；并以高精度的旋转编码器测得转速为标准，利用处理单元完成所述转速传感器的对比；并可实时完成所选传感器响应速度等动态特性和测量准确度的比较；以及所选传感器测量精度和分辨力的对比。为工程测试中各类转速传感器的比较，提供一个灵活、强大的测试平台。具有实时性好、方便、高效、自动化和智能化程度高等优点。本发明还公开了一种基于所述多传感器比较型转速试验系统的试验方法，所述方法包括以下步骤SI :伺服电机带动信号发生装置进行旋转，至少两个转速传感器分别接收所述信号发生装置所发出的信号；S2:处理单元接收所述伺服电机中的旋转编码器所发送的参考转速、以及所述至少两个转速传感器产生的转速信号；S3:所述处理单元将所述至少两个转速传感器产生的转速信号分别与所述参考转速进行比较。优选地，步骤S3之后还包括步骤S401 :所述处理单元根据所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果对所述至少两个转速传感器进行准确度对比。优选地，步骤S3之后还包括以下步骤S411 :所述处理单元接收所述至少两个转速传感器的连续转速信号分别与所述旋转编码器的连续参考转速进行比较，以实现对所述至少两个转速传感器的测量精度、以及分辨力的对比。优选地，步骤S411中所述处理单元采用测频率法、测周期法、以及测频率/周期法中的至少一种获得所述连续转速信号，所述测频率法，即利用一段固定时间间隔内转速传感器产生的输出脉冲数来确定转速；所述测周期法，即通过测量转速传感器两个相邻脉冲的时间间隔即脉冲周期来确定转速，相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的；所述测频率/周期法为前两种方法的结合，即同时检测时间和在此检测时间内转速传感器所产生的转速脉冲个数确定转速；本实施方式中，对旋转编码器采用测频率/周期法测得转速为参考转速，利用处理单元实现了所述不同转速传感器在测频率法、测周期法和测频率/周期法等至少一种方法下转速值的准确度、测量精度以及分辨力的比较。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种多传感器比较型转速试验系统，其特征在于，所述系统包括伺服电机、信号发生装置、处理单元、以及至少两个转速传感器，所述伺服电机包括旋转编码器，所述处理单元与所述旋转编码器、至少两个转速传感器、伺服电机、以及信号发生装置分别连接，所述伺服电机带动所述信号发生装置进行旋转时，所述至少两个转速传感器分别接收由所述信号发生装置所发出的信号，所述处理单元以所述旋转编码器所测得的参考转速为标准，将所述至少两个转速传感器产生的转速信号进行比较。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述处理单元还用于根据所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果对所述至少两个转速传感器进行准确度对比。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述处理单元还通过接收所述至少两个转速传感器的连续转速信号分别与所述旋转编码器的连续参考转速进行比较，以实现对所述至少两个转速传感器的测量精度、以及分辨力的对比。
4.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果。
5.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统还包括试验台，所述试验台包括: 底座和转轴，所述伺服电机、信号发生装置、以及转速传感器分别可拆式安装于所述底座上，所述信号发生装置设于所述转轴上，所述伺服电机的转子与所述转轴连接。
6.如权利要求I 5中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少两个转速传感器选择自磁电式转速传感器、对射式光电传感器、漫反射式光电传感器、电感式传感器、霍尔式传感器、凹槽型光电传感器、反射式光电传感器、齿轮转速传感器、以及磁阻式转速传感器。
7.一种基于权利要求I 6中任一项所述多传感器比较型转速试验系统的试验方法， 其特征在于，所述方法包括以下步骤Si:伺服电机带动信号发生装置进行旋转，至少两个转速传感器分别接收所述信号发生装置所发出的信号；S2 :处理单元接收所述伺服电机中的旋转编码器所发送的参考转速、以及所述至少两个转速传感器产生的转速信号；S3:所述处理单元将所述至少两个转速传感器产生的转速信号分别与所述参考转速进行比较。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S3之后还包括步骤S401 :所述处理单元根据所述至少两个转速传感器产生的转速信号与所述旋转编码器的参考转速的比较结果对所述至少两个转速传感器进行准确度对比。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S3之后还包括以下步骤S411 :所述处理单元接收所述至少两个转速传感器的连续转速信号分别与所述旋转编码器的连续参考转速进行比较，以实现对所述至少两个转速传感器的测量精度、以及分辨力的对比。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤S411中所述处理单元采用测频率法、 测周期法、以及测频率/周期法中的至少一种获得所述连续转速信号。
全文摘要
本发明公开了一种多传感器比较型转速试验系统及方法，涉及转速测量技术领域，所述系统包括伺服电机、信号发生装置、处理单元、以及至少两个转速传感器，所述伺服电机包括旋转编码器，所述处理单元与所述旋转编码器、至少两个转速传感器、伺服电机、以及信号发生装置分别连接。本发明通过高精度的旋转编码器测得转速为标准，提高了不同转速传感器比较结果的可信度，并进一步实现了不同转速传感器之间的准确度对比、以及不同传感器的测量精度、以及分辨力的对比。
文档编号G01P21/02GK102608358SQ201210062339
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者付函, 王书茂, 王新, 王玲 申请人:中国农业大学