一种基于电极感测静电场电势差变化的转速测量装置的制作方法

本技术：
涉及一种转速测量装置。

实际中存在非常多的转动设备，如发电机、电动机、电风扇等，转速是它们的重要参数，存在一个测量的问题。有些做直线往复运动的设备，也可以通过特定机构将之转变为旋转运动，然后通过测旋转体的转速间接测量直线往复运动的速度。因此，转速测量具有普遍性。

背景技术：

现有的测量转速的装置，按原理可分为磁电转换式和光电转换式两类。

磁电转换式的转速测量装置，要求监测的转动体具有铁磁性，而且在其转动一周的过程中，伴随着磁场的变化。为此，转动体在对应传感器的监测部位一般具有“键槽”或磁性“凸起”，或者在转动体上安装有铁磁性齿轮。通常，业界熟悉的电涡流传感器、磁电接近开关、霍尔传感器等都属于这一类测速传感器。基于磁电原理的转速测量装置，在应用中有不方便之处，因为要么需要转轴上存在磁性“键槽”或“凸起”，要么需要安装有磁性齿轮；由于铁磁性材料的比重较大，为了测速而对转动体的结构做些许改变，可能影响到转动装置的动力学特性。也有部分基于磁电原理的转速测量，利用转子的自然不平衡性来测量，需要探头与转子的安装距离足够近(安装间隙足够小)，探头安装难度较高。

光电转换式的测速装置，不要求监测对象是铁磁性的，但需要在监测的转动体上贴上反光片(纸)。其原理和方法是：测速装置射出光束至转动体，监测转动体一周转动中反光强度的变化来测量转速。这种测速装置工作时，不仅要求要有反光纸配合，还要射出的光能对上反光纸才行。显然，这种光电转换式的测速装置，实际使用中也有局限性或者说不方便之处。

技术实现要素：

发明目的。

提出一种新的转速测量装置的方案，不必象磁电转换式测速装置那样在转动体上需要安装对应的磁性部分或利用其不平衡，也不必象光电转换式测速装置那样在转动体上需要安装反光片(纸)，更方便使用。

技术方案。

一种转速测量装置，它由传感器、信号放大调理电路、ad转换器和处理器等部件组成，其特征是，传感器表现为一对电极，使用时安装在被监测转动体附近(不接触转动体)，对两电极处的电势差信号依次进行信号放大调理、模数转换(ad)，然后进入处理器进行处理，依据电势差信号的周期性计算转动体的转速。

以上方案利用的自然规律是：转动体在转动过程中会因摩擦或其他原因生电，其电场随着转动过程周期性地变化，包括电场中两点间的电势差(即电压)呈周期性变化；并且，这种电势差的变化足够大，特别是在转动体包含绝缘材料的情况下。方案的提出正是基于这样的自然规律的发现。

有益效果。

搭建了一个基于电极感测静电场电势差变化的转速测量装置，详见实施例。

测试实验。拿一电扇作为监测对象，让布置了一对电极的感应板朝向电扇，距离电扇约0.5米。开动电扇，连续记录感测的电压，发现其呈现周期性变化，变化的频率经计算刚好就是转速10hz(600rpm)，与电扇说明书标称的转速一致，说明了本申请方案的有效性。本实验中，既没有在转动体上安排磁性转动部分或利用其不平衡性，也没有贴反光片(或纸)，体现了其方便性，达到了本发明的目的。

附图说明

图1，本发明基于电极感测静电场变化的转速测量装置方案逻辑框图。

图2，一种磁电式传感器示意图。图中，磁阻传感器即是一种磁电转换式传感器；δ指安装间隙。

图3，一种光电式传感器示意图。

图4，本申请实施例监测电扇转速场景图

实施例

制作了一10cm乘10cm的两层pcb板，在其top层的两个矩形区域敷铜，作为一对电极；一对电极连至niusb6289的一模拟输入口，输入模式为差分，niusb6289采集板卡充当信号放大调理和模数转换(ad)模块；niusb6289通过usb连至一笔记本电脑，笔记本电脑作为处理器，通过为其编写处理程序，依据一对电极记录的电势差信号的周期性计算转动体的转速。图4所示，是用其监测电扇转速的场景图，计算的转速为10hz(600rpm)。

技术特征：

1.一种转速测量装置，它由传感器、信号放大调理电路、ad转换器和处理器等部件组成，其特征是，传感器表现为一对电极，使用时安装在被监测转动体附近(不接触转动体)，对两电极处的电势差信号依次进行信号放大调理、模数转换(ad)，然后进入处理器进行处理，依据电势差信号的周期性计算转动体的转速。

技术总结
一种基于电极感测静电场电势差变化的转速测量装置，它由传感器、信号放大调理电路、AD转换器和处理器等部件组成，其特征是，传感器表现为一对电极，使用时安装在被监测转动体附近(不接触转动体)，对两电极处的电势差信号依次进行信号放大调理、模数转换(AD)，然后进入处理器进行处理，依据电势差信号的周期性计算转动体的转速。本方案不必象磁电转换式测速装置那样在转动体上需要安装对应的磁性部分或利用其不平衡，也不必象光电转换式测速装置那样在转动体上需要安装反光片(纸)，更方便使用。

技术研发人员：刘红星;刘乐;魏宏利
受保护的技术使用者：苏州格里德医学传感技术有限公司
技术研发日：2020.06.27
技术公布日：2020.08.28