2.5 轉速與軸功率的測量與計算

2.5.1 轉速的測量

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

直接測速是利用傳感器將轉速值變成電脈沖信號，然后用數字頻率計顯示轉速值的一種先進的測量方法[26]。最常用的轉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 光電式轉速傳感器

1—半透膜 2—聯軸器 3—光源 4、5、6—透鏡 7—光敏二極管

電光源發出的光線通過透鏡5成為平行光線，經半透膜1，其反射的部分穿過透鏡4，聚焦在測量軸的標記上（如聯軸器的黑白塊上）。當光束射到白塊上時產生反射光，此反射光再經透鏡4形成平行光線，其穿過半透膜1的光線，經透鏡6聚焦在光敏二極管上產生脈沖信號。因此，單位時間t內光敏二極管上的脈沖數N正比于轉速n。若聯軸器2上一圈內的黑白標記塊數量為Z，則

當Z=10，并用數字頻率計量時，將t設置為6s，那么，n=N。也就是說數字頻率計顯示值正好等于轉速n。

2.磁電式傳感器

磁電式傳感器是利用旋轉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電動勢，但矩形槽的齒盤便于機械加工。線圈的匝數憑經驗視永久磁鋼的尺寸和磁場強度決定。采用鉛鎳鈷磁鋼，線圈匝數較少，可以制成結構緊湊的傳感器。

同樣，若測得測量線圈中感應電動勢的頻率f，即1s內齒盤所轉過的齒數為Z，則

圖2?20 磁電式轉速傳感器

1—齒盤 2—測量線圈 3—永久磁鐵

顯然，當齒盤齒數Z=60時，數字頻率計所顯示的頻率值恰好等于轉速，即

n=f（2?21）

對于更高精度的轉速測量，還可用光刻法制成數百條光柵，以增加脈沖數，提高測量精度。