2.5 轉(zhuǎn)速與軸功率的測量與計算

2.5.1 轉(zhuǎn)速的測量

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

直接測速是利用傳感器將轉(zhuǎn)速值變成電脈沖信號，然后用數(shù)字頻率計顯示轉(zhuǎn)速值的一種先進的測量方法[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)出的光線通過透鏡5成為平行光線，經(jīng)半透膜1，其反射的部分穿過透鏡4，聚焦在測量軸的標記上（如聯(lián)軸器的黑白塊上）。當光束射到白塊上時產(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。因此，單位時間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)的黑白標記塊數(shù)量為Z，則

當Z=10，并用數(shù)字頻率計量時，將t設(shè)置為6s，那么，n=N。也就是說數(shù)字頻率計顯示值正好等于轉(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)出脈沖電動勢的原理制成，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)電動勢，但矩形槽的齒盤便于機械加工。線圈的匝數(shù)憑經(jīng)驗視永久磁鋼的尺寸和磁場強度決定。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，若測得測量線圈中感應(yīng)電動勢的頻率f，即1s內(nèi)齒盤所轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為Z，則

圖2?20 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器

1—齒盤 2—測量線圈 3—永久磁鐵

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

n=f（2?21）

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