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關于數(shù)字轉(zhuǎn)速表的相關知識
日期：2025-04-30 20:57
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摘要：
轉(zhuǎn)速表的定義
轉(zhuǎn)速表是機械行業(yè)必備的儀器之一，用來測定電機的轉(zhuǎn)速、線速度或頻率。常用于電機、電扇、造紙、塑料、化纖、洗衣機、汽車、飛機、輪船等制造業(yè)。大多常用的為手持離心式轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速儀測量在國民經(jīng)濟的各個領域，都是必不可少的。
一、轉(zhuǎn)速檢測儀表的分類：
離心式轉(zhuǎn)速，利用離心力與拉力的平衡來指示轉(zhuǎn)速。 離心式轉(zhuǎn)速儀是*傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量工具，是利用離心力原理的機械式轉(zhuǎn)速儀；測量精度一般在1~2級，一般就地安裝。一只優(yōu)良的離心式轉(zhuǎn)速儀不但有準確直觀的特點，還具備可靠耐用的優(yōu)點。但是結構比較復雜 。
磁性轉(zhuǎn)速儀，利用旋轉(zhuǎn)磁場，在金屬罩帽上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，利用旋轉(zhuǎn)力與游絲力的平衡來指示轉(zhuǎn)速。 磁性轉(zhuǎn)速表，是成功利用磁力的一個典范，是利用磁力原理的機械式轉(zhuǎn)速儀；一般就地安裝，用軟軸可以短距離異地安裝。磁性轉(zhuǎn)速儀，因結構較簡單，目前較普遍用于摩托車和汽車以及其它機械設備。異地安裝時軟軸易損壞。
電動式轉(zhuǎn)速儀，由小型交流發(fā)電機、電纜、電動機和磁性表頭組成。小型交流發(fā)電機產(chǎn)生交流電，交流電通過電纜輸送，驅(qū)動小型交流電動機，小型交流電動機的轉(zhuǎn)速與被測軸的轉(zhuǎn)速一致。磁性轉(zhuǎn)速頭與小型交流電動機同軸連接在一起，磁性表頭指示的轉(zhuǎn)速自然就是被測軸的轉(zhuǎn)速；電動式轉(zhuǎn)速，異地安裝非常方便，抗振性能好，廣泛運用于柴油機和船舶設備。
磁電式轉(zhuǎn)速表，磁電傳感器加電流表，異地安裝非常方便。
閃光式轉(zhuǎn)速儀，利用視覺暫留的原理。閃光式轉(zhuǎn)速儀，除了檢測轉(zhuǎn)速（往復速度）外，還可以觀測循環(huán)往復運動物體的靜像，對了解機械設備的工作狀態(tài)，是一必不可少的觀測工具。
電子式轉(zhuǎn)速儀，電子技術的不斷進步，使這一類轉(zhuǎn)速儀有了突飛猛進的發(fā)展。
上述６種轉(zhuǎn)速儀，具有各自獨特的結構和原理，既代表著不同時期的技術發(fā)展水平，也體現(xiàn)人類認識自然的階段性發(fā)展過程。 時代在不斷前進，有些東西將會成為歷史；但我們留心回顧一下，不禁要驚嘆前賢的匠心！
離心式轉(zhuǎn)速表，是機械力學的成果；
磁性式轉(zhuǎn)速儀，是運用磁力和機械力的一個典范；
電動式轉(zhuǎn)速儀，巧妙運用微型發(fā)電機和微型電動機將旋轉(zhuǎn)運動異地拷貝；
磁電式轉(zhuǎn)速表，電流表頭和傳感器都是電磁學的普及運用；
閃光式轉(zhuǎn)速表，人類認識自然的同時也認識了自我，體現(xiàn)了人類的靈性；
電子式轉(zhuǎn)速表，電子技術的千變?nèi)f化，給了我們今天五彩繽紛的世界，同樣也造就了滿足人們各種需要的轉(zhuǎn)速測量儀表。
二、電子式轉(zhuǎn)速表
電子式轉(zhuǎn)速表是一個比較籠統(tǒng)的概念：以現(xiàn)代電子技術為基礎，設計制造的轉(zhuǎn)速測量工具。它一般有傳感器和顯示器，有的還有信號輸出和控制。因為傳感器和顯示器件方面的多種多樣，還有測量方法的多樣性，很難像前５種一樣來歸類。本文將電子類轉(zhuǎn)速計，從傳感器和二次儀表分開來分類。如果從安裝使用方式上來分，還有就地安裝式、臺式、柜裝式和便攜式以及手持式 。本文對此不做詳述。
轉(zhuǎn)速傳感器
轉(zhuǎn)速傳感器從原理（或器件）上來分，有磁電感應式、光電效應式、霍爾效應式、磁阻效應式、介質(zhì)電磁感應式等。另外還有間接測量轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器：如加速度傳感器（通過積分運算，間接導出轉(zhuǎn)速），位移傳感器通過微分運算，間接導出轉(zhuǎn)速），等等。測速發(fā)電機和某些磁電傳感器在線性區(qū)域，可以直接通過交流有效值轉(zhuǎn)換，來測量轉(zhuǎn)速 ；大多數(shù)都輸出脈沖信號（近似正弦波或矩形波）。針對脈沖信號測轉(zhuǎn)速的方法有：頻率積分法（也就是F/V轉(zhuǎn)換法，其直接結果是電壓或電流），和頻率運算法（其直接結果是數(shù)字）。
轉(zhuǎn)速顯示儀
顯示儀從指示形式來分有指針式、數(shù)字式、圖形及其混合式和虛擬儀表等；
1.指針式：
動圈式：線圈、游絲指針聯(lián)于一旋轉(zhuǎn)軸上，給線圈輸入電流，線圈感應出磁力，且互成正比；磁力與游絲的扭力平衡，扭力與指針轉(zhuǎn)角成正比，指針的角度也就反映出輸入電流的大??；
動磁式：正交線圈中電流的變化，導致合成磁場方向的變化，而指針附著在單對極的永磁體上，指針反映電流的變化。
電動式：雙向旋轉(zhuǎn)的馬達帶動電位器的旋轉(zhuǎn)，電位器的取樣值與輸入信號電壓比較，決定雙向旋轉(zhuǎn)馬達正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止，與電位器聯(lián)動的指針正確反映輸入信號的大小。
上述三式指針類表頭中，電動式表頭屬于電子類，動磁式表頭和動圈式表頭本身不屬于電子類，當與表頭配套的傳感器或表頭驅(qū)動需要供電電源時，且依賴現(xiàn)代電子技術時，這里就把它歸為電子類 。
2.數(shù)字式、圖形及其混合式：
主要是從器件來區(qū)分，有數(shù)碼管、字段式液晶、液晶屏、熒光管、熒光屏、等離子屏和EL屏等。顯示技術是一門專門的技術，本文會涉及一些顯示技術，但不做展開闡述。
3.虛擬轉(zhuǎn)速表：
隨著計算機的普及，利用計算機做顯示和操作平臺的虛擬儀表，也越來越被廣泛運用，目前主流的開發(fā)平臺是NI公司的LabVIEW。有關開發(fā)運用技術，可以瀏覽NI公司的網(wǎng)站。
三、轉(zhuǎn)速測量的方法
F/V轉(zhuǎn)換
電子類轉(zhuǎn)速測量儀表，由轉(zhuǎn)速傳感器和表頭（顯示器）組成。目前常用的轉(zhuǎn)速傳感器，大多輸出脈沖信號，只要通過頻率電流轉(zhuǎn)換就能與電壓電流輸入型的指針表和數(shù)字表匹配，或直接送PLC;頻率電流轉(zhuǎn)換的方法有阻容積分法、電荷泵法和專用集成電路法，前兩種方法在磁電轉(zhuǎn)速儀中也有運用。專用集成電路大都數(shù)是阻容積分法、電荷泵法的綜合。目前常用的專用集成電路，有LM331、AD654和VF32等,轉(zhuǎn)換精度在0.1%以上；但在低頻時，這種轉(zhuǎn)換就無能為力。采用單片機 或FPGA，做F/D和D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度在0.5~0.05%之間， 量程從0~2Hz到0~20KHz，頻率低于10Hz時反映時間也變長。關于F/V轉(zhuǎn)換，請參考相應芯片介紹和應用資料，本文不做贅述。
頻率運算
在顯示精度、可靠性、成本和使用靈活性上有一定要求時，就可直接采用脈沖頻率運算型轉(zhuǎn)速儀。
頻率運算方法，有定時計數(shù)法（測頻法）、定數(shù)計時法（測周法）和同步計數(shù)計時法。
定時計數(shù)法（測頻法）在測量上有#plusmn;１的誤差，低速時誤差較大；定數(shù)計時法（測周法）也有#plusmn;１個時間單位的誤差，在高速時，誤差也很大。
同步計數(shù)計時法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點，在整個測量范圍都達到了很高的精度，萬分之五以上的測量轉(zhuǎn)速儀表基本都是這種方法。下面以XJP-10B為例，介紹定時計數(shù)法（測頻法）、定數(shù)計時法（測周法）和同步計數(shù)計時法。
轉(zhuǎn)速表是機械行業(yè)必備的儀器之一，用來測定電機的轉(zhuǎn)速、線速度或頻率。常用于電機、電扇、造紙、塑料、化纖、洗衣機、汽車、飛機、輪船等制造業(yè)。大多常用的為手持離心式轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速儀測量在國民經(jīng)濟的各個領域，都是必不可少的。
一、轉(zhuǎn)速檢測儀表的分類：
離心式轉(zhuǎn)速，利用離心力與拉力的平衡來指示轉(zhuǎn)速。 離心式轉(zhuǎn)速儀是*傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量工具，是利用離心力原理的機械式轉(zhuǎn)速儀；測量精度一般在1~2級，一般就地安裝。一只優(yōu)良的離心式轉(zhuǎn)速儀不但有準確直觀的特點，還具備可靠耐用的優(yōu)點。但是結構比較復雜 。
磁性轉(zhuǎn)速儀，利用旋轉(zhuǎn)磁場，在金屬罩帽上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，利用旋轉(zhuǎn)力與游絲力的平衡來指示轉(zhuǎn)速。 磁性轉(zhuǎn)速表，是成功利用磁力的一個典范，是利用磁力原理的機械式轉(zhuǎn)速儀；一般就地安裝，用軟軸可以短距離異地安裝。磁性轉(zhuǎn)速儀，因結構較簡單，目前較普遍用于摩托車和汽車以及其它機械設備。異地安裝時軟軸易損壞。
電動式轉(zhuǎn)速儀，由小型交流發(fā)電機、電纜、電動機和磁性表頭組成。小型交流發(fā)電機產(chǎn)生交流電，交流電通過電纜輸送，驅(qū)動小型交流電動機，小型交流電動機的轉(zhuǎn)速與被測軸的轉(zhuǎn)速一致。磁性轉(zhuǎn)速頭與小型交流電動機同軸連接在一起，磁性表頭指示的轉(zhuǎn)速自然就是被測軸的轉(zhuǎn)速；電動式轉(zhuǎn)速，異地安裝非常方便，抗振性能好，廣泛運用于柴油機和船舶設備。
磁電式轉(zhuǎn)速表，磁電傳感器加電流表，異地安裝非常方便。
閃光式轉(zhuǎn)速儀，利用視覺暫留的原理。閃光式轉(zhuǎn)速儀，除了檢測轉(zhuǎn)速（往復速度）外，還可以觀測循環(huán)往復運動物體的靜像，對了解機械設備的工作狀態(tài)，是一必不可少的觀測工具。
電子式轉(zhuǎn)速儀，電子技術的不斷進步，使這一類轉(zhuǎn)速儀有了突飛猛進的發(fā)展。
上述６種轉(zhuǎn)速儀，具有各自獨特的結構和原理，既代表著不同時期的技術發(fā)展水平，也體現(xiàn)人類認識自然的階段性發(fā)展過程。 時代在不斷前進，有些東西將會成為歷史；但我們留心回顧一下，不禁要驚嘆前賢的匠心！
離心式轉(zhuǎn)速表，是機械力學的成果；
磁性式轉(zhuǎn)速儀，是運用磁力和機械力的一個典范；
電動式轉(zhuǎn)速儀，巧妙運用微型發(fā)電機和微型電動機將旋轉(zhuǎn)運動異地拷貝；
磁電式轉(zhuǎn)速表，電流表頭和傳感器都是電磁學的普及運用；
閃光式轉(zhuǎn)速表，人類認識自然的同時也認識了自我，體現(xiàn)了人類的靈性；
電子式轉(zhuǎn)速表，電子技術的千變?nèi)f化，給了我們今天五彩繽紛的世界，同樣也造就了滿足人們各種需要的轉(zhuǎn)速測量儀表。
二、電子式轉(zhuǎn)速表
電子式轉(zhuǎn)速表是一個比較籠統(tǒng)的概念：以現(xiàn)代電子技術為基礎，設計制造的轉(zhuǎn)速測量工具。它一般有傳感器和顯示器，有的還有信號輸出和控制。因為傳感器和顯示器件方面的多種多樣，還有測量方法的多樣性，很難像前５種一樣來歸類。本文將電子類轉(zhuǎn)速計，從傳感器和二次儀表分開來分類。如果從安裝使用方式上來分，還有就地安裝式、臺式、柜裝式和便攜式以及手持式 。本文對此不做詳述。
轉(zhuǎn)速傳感器
轉(zhuǎn)速傳感器從原理（或器件）上來分，有磁電感應式、光電效應式、霍爾效應式、磁阻效應式、介質(zhì)電磁感應式等。另外還有間接測量轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器：如加速度傳感器（通過積分運算，間接導出轉(zhuǎn)速），位移傳感器通過微分運算，間接導出轉(zhuǎn)速），等等。測速發(fā)電機和某些磁電傳感器在線性區(qū)域，可以直接通過交流有效值轉(zhuǎn)換，來測量轉(zhuǎn)速 ；大多數(shù)都輸出脈沖信號（近似正弦波或矩形波）。針對脈沖信號測轉(zhuǎn)速的方法有：頻率積分法（也就是F/V轉(zhuǎn)換法，其直接結果是電壓或電流），和頻率運算法（其直接結果是數(shù)字）。
轉(zhuǎn)速顯示儀
顯示儀從指示形式來分有指針式、數(shù)字式、圖形及其混合式和虛擬儀表等；
1.指針式：
動圈式：線圈、游絲指針聯(lián)于一旋轉(zhuǎn)軸上，給線圈輸入電流，線圈感應出磁力，且互成正比；磁力與游絲的扭力平衡，扭力與指針轉(zhuǎn)角成正比，指針的角度也就反映出輸入電流的大??；
動磁式：正交線圈中電流的變化，導致合成磁場方向的變化，而指針附著在單對極的永磁體上，指針反映電流的變化。
電動式：雙向旋轉(zhuǎn)的馬達帶動電位器的旋轉(zhuǎn)，電位器的取樣值與輸入信號電壓比較，決定雙向旋轉(zhuǎn)馬達正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止，與電位器聯(lián)動的指針正確反映輸入信號的大小。
上述三式指針類表頭中，電動式表頭屬于電子類，動磁式表頭和動圈式表頭本身不屬于電子類，當與表頭配套的傳感器或表頭驅(qū)動需要供電電源時，且依賴現(xiàn)代電子技術時，這里就把它歸為電子類 。
2.數(shù)字式、圖形及其混合式：
主要是從器件來區(qū)分，有數(shù)碼管、字段式液晶、液晶屏、熒光管、熒光屏、等離子屏和EL屏等。顯示技術是一門專門的技術，本文會涉及一些顯示技術，但不做展開闡述。
3.虛擬轉(zhuǎn)速表：
隨著計算機的普及，利用計算機做顯示和操作平臺的虛擬儀表，也越來越被廣泛運用，目前主流的開發(fā)平臺是NI公司的LabVIEW。有關開發(fā)運用技術，可以瀏覽NI公司的網(wǎng)站。
三、轉(zhuǎn)速測量的方法
F/V轉(zhuǎn)換
電子類轉(zhuǎn)速測量儀表，由轉(zhuǎn)速傳感器和表頭（顯示器）組成。目前常用的轉(zhuǎn)速傳感器，大多輸出脈沖信號，只要通過頻率電流轉(zhuǎn)換就能與電壓電流輸入型的指針表和數(shù)字表匹配，或直接送PLC;頻率電流轉(zhuǎn)換的方法有阻容積分法、電荷泵法和專用集成電路法，前兩種方法在磁電轉(zhuǎn)速儀中也有運用。專用集成電路大都數(shù)是阻容積分法、電荷泵法的綜合。目前常用的專用集成電路，有LM331、AD654和VF32等,轉(zhuǎn)換精度在0.1%以上；但在低頻時，這種轉(zhuǎn)換就無能為力。采用單片機 或FPGA，做F/D和D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度在0.5~0.05%之間， 量程從0~2Hz到0~20KHz，頻率低于10Hz時反映時間也變長。關于F/V轉(zhuǎn)換，請參考相應芯片介紹和應用資料，本文不做贅述。
頻率運算
在顯示精度、可靠性、成本和使用靈活性上有一定要求時，就可直接采用脈沖頻率運算型轉(zhuǎn)速儀。
頻率運算方法，有定時計數(shù)法（測頻法）、定數(shù)計時法（測周法）和同步計數(shù)計時法。
定時計數(shù)法（測頻法）在測量上有#plusmn;１的誤差，低速時誤差較大；定數(shù)計時法（測周法）也有#plusmn;１個時間單位的誤差，在高速時，誤差也很大。
同步計數(shù)計時法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點，在整個測量范圍都達到了很高的精度，萬分之五以上的測量轉(zhuǎn)速儀表基本都是這種方法。下面以XJP-10B為例，介紹定時計數(shù)法（測頻法）、定數(shù)計時法（測周法）和同步計數(shù)計時法。
