2.5 轉(zhuǎn)速與軸功率的測(cè)量與計(jì)算

2.5.1 轉(zhuǎn)速的測(cè)量

液力透平轉(zhuǎn)速的測(cè)量常用直接轉(zhuǎn)速測(cè)量方法。直接轉(zhuǎn)速測(cè)量通常用光電式和磁電式傳感器，并利用數(shù)字頻率儀表進(jìn)行測(cè)量，所以直接轉(zhuǎn)速測(cè)量又稱為數(shù)字測(cè)速。

直接測(cè)速是利用傳感器將轉(zhuǎn)速值變成電脈沖信號(hào)，然后用數(shù)字頻率計(jì)顯示轉(zhuǎn)速值的一種先進(jìn)的測(cè)量方法[26]。最常用的轉(zhuǎn)速傳感器為光電式和磁電式兩種。

1.光電式傳感器

光電式傳感器有投射式和反射式兩種。反射式光電傳感器使用最為普遍，其工作原理如圖2?19所示。

圖2?19 光電式轉(zhuǎn)速傳感器

1—半透膜 2—聯(lián)軸器 3—光源 4、5、6—透鏡 7—光敏二極管

電光源發(fā)出的光線通過(guò)透鏡5成為平行光線，經(jīng)半透膜1，其反射的部分穿過(guò)透鏡4，聚焦在測(cè)量軸的標(biāo)記上（如聯(lián)軸器的黑白塊上）。當(dāng)光束射到白塊上時(shí)產(chǎn)生反射光，此反射光再經(jīng)透鏡4形成平行光線，其穿過(guò)半透膜1的光線，經(jīng)透鏡6聚焦在光敏二極管上產(chǎn)生脈沖信號(hào)。因此，單位時(shí)間t內(nèi)光敏二極管上的脈沖數(shù)N正比于轉(zhuǎn)速n。若聯(lián)軸器2上一圈內(nèi)的黑白標(biāo)記塊數(shù)量為Z，則

當(dāng)Z=10，并用數(shù)字頻率計(jì)量時(shí)，將t設(shè)置為6s，那么，n=N。也就是說(shuō)數(shù)字頻率計(jì)顯示值正好等于轉(zhuǎn)速n。

2.磁電式傳感器

磁電式傳感器是利用旋轉(zhuǎn)著的齒盤與磁極之間氣隙磁阻的變化引起磁通的變化，從而能夠在線圈中感應(yīng)出脈沖電動(dòng)勢(shì)的原理制成，如圖2?20所示。

齒盤1的齒槽可以制成矩形，也可以制成梯形。采用梯形齒槽的齒盤易于獲得較好的正弦波形感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但矩形槽的齒盤便于機(jī)械加工。線圈的匝數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)視永久磁鋼的尺寸和磁場(chǎng)強(qiáng)度決定。采用鉛鎳鈷磁鋼，線圈匝數(shù)較少，可以制成結(jié)構(gòu)緊湊的傳感器。

同樣，若測(cè)得測(cè)量線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率f，即1s內(nèi)齒盤所轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)為Z，則

圖2?20 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器

1—齒盤 2—測(cè)量線圈 3—永久磁鐵

顯然，當(dāng)齒盤齒數(shù)Z=60時(shí)，數(shù)字頻率計(jì)所顯示的頻率值恰好等于轉(zhuǎn)速，即

n=f（2?21）

對(duì)于更高精度的轉(zhuǎn)速測(cè)量，還可用光刻法制成數(shù)百條光柵，以增加脈沖數(shù)，提高測(cè)量精度。