專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機性能測試的方法和系統(tǒng)的制作方法
本申請是2000年1月18日提交的申請?zhí)枮?9808850.1、題為“旋轉(zhuǎn)電機性能測試的方法和系統(tǒng)”的申請的分案申請。
本發(fā)明總的來說涉及角旋轉(zhuǎn)的精確測量，特別是旋轉(zhuǎn)電機的性能測試。
電動機性能測試的常用方法一般是在瞬變效應(yīng)消除后測量電動機的穩(wěn)態(tài)性能。為此，電動機的速度數(shù)據(jù)被采集以作為時間的函數(shù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波以去除波動，例如因此而獲得如在適合IEEE標(biāo)準中提出的標(biāo)準電動機性能特性。這些特性總是與空載電動機的轉(zhuǎn)矩-速度相關(guān)，而電動機在空載條件下從停止?fàn)顟B(tài)進行加速，根據(jù)牛頓第二運動定律，獲得的轉(zhuǎn)矩是作為速度曲線的時間導(dǎo)數(shù)的函數(shù)。此外，即使在波動效應(yīng)被消除的所有情況下，也能進行所謂的“特性”試驗以及負載試驗。
為了將特定電動機的空載性能與用作生產(chǎn)線電動機評估標(biāo)準不符的預(yù)先已校準的“主電動機的空載性能相比，特性測試是一種使用快速測量技術(shù)和處理的空載測試的擴展。負載試驗是在運行條件下測量電動機的性能，而特定轉(zhuǎn)矩作用于試驗狀況下的運行電動機，就能測量由此而產(chǎn)生的速度，電流和功率。
通常情況下，電動機速度是使用與電動機軸相連接的速度計測量的。這樣就能以模擬形式采集到電動機的速度，但會產(chǎn)生較低分辨率和嚴重噪音污染的缺點。由于此原因，人們更愿意使用數(shù)字方法，在最近二、三十年期間，人們已作出巨大努力以便能夠更精確地對電動機軸的轉(zhuǎn)速等進行數(shù)字采集。許多這樣的方法還使用那些必須是模擬傳感器才能獲得速度信號，然后使用A/D轉(zhuǎn)換器使速度信號數(shù)字化，以能進行連續(xù)的數(shù)字化處理。
R.Szabados等在1990年9月出版的能量轉(zhuǎn)換刊物的第5卷第3期中描述了這樣一種“使用新改進的數(shù)字方法測量感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩-速度特性”的技術(shù)。他們的方法使用了一種快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以采樣直流速度計的輸出和其它相關(guān)參數(shù)如線電流和電壓。然后將所測量出的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化處理以去除噪音，進行動態(tài)平均濾波以消除無關(guān)的連接振動，并從使用牛頓定律的速度曲線的時間導(dǎo)數(shù)中確定相關(guān)的轉(zhuǎn)矩分布圖。由于噪音的去除也消除了波動，因此它顯示通過對原始速度數(shù)據(jù)濾波以消除波動正是這篇文章中所提出方法的固有特征。
事實上，它還表明該原始數(shù)據(jù)已被摻雜(污染)，和數(shù)據(jù)處理相位的首要任務(wù)包括去除寄生信號而不會使速度分布圖變形。上述參考文獻的主要作用在于所提出的改進濾波算法。
授權(quán)給自動化技術(shù)有限公司的美國專利第5,218,860號(Storar)揭示了另一種而不是使用模擬傳感器測量速度的方法，使用一種數(shù)字灰度色標(biāo)(增量)編碼器。

圖1是用圖表示的電動機測試臺10，其中電動機11通過由支撐在高質(zhì)量軸承13上的轉(zhuǎn)軸12組成的試驗夾緊裝置與根據(jù)美國專利第5,218,860號的試驗系統(tǒng)機械連接。安裝在軸12上的是慣量已知的飛輪14和高分辨率旋轉(zhuǎn)數(shù)字編碼器15。飛輪14可以用作慣性負載，而轉(zhuǎn)矩根據(jù)下面等式而確定T=Idvdt---(1)]]>這里T＝轉(zhuǎn)矩，I＝飛輪的慣量，V＝速度，t＝時間。
正如美國專利第5,218,860號所解釋的那樣，轉(zhuǎn)矩-速度特性在電動機從靜止?fàn)顟B(tài)達到全速所花費的時間過程中是在已知規(guī)律的時間間隔內(nèi)采樣的。測量時間間隔是由晶體振蕩器固定的，對應(yīng)于60Hz電力線的循環(huán)周期，通常為16.67ms。速度變化由能夠分辨角偏移小至0.0072°的旋轉(zhuǎn)編碼器而確定。對于每個16.67ms周期來說，轉(zhuǎn)矩和速度可以從加上電源直至電動機達到其最大空載速度的時間計算。與電動機相連接的飛輪的慣量的選擇要使電動機在大約4秒內(nèi)達到全速，它花費的這段時間能夠采樣大約240個轉(zhuǎn)矩和速度的結(jié)果，足以能描述從靜止到全速的整個轉(zhuǎn)矩-速度曲線。
如美國專利第5,218,860號所描述的數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器對模擬傳感器作出了重大改進，它能測量以前不易獲得的某些電動機特性。然而，該裝置的分辨率相對來說還比較差，這是因為實際上，大量脈沖在每個采樣時間周期過程中被均化。更具體地說，據(jù)美國專利第5,218,860號所說，增量編碼器在電動機每個軸全速轉(zhuǎn)動的過程中能夠產(chǎn)生25,000個脈沖。假定電動機的平均速度為10,000rpm，這意味著每16,67ms時間周期內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)量將近為70,000個。脈沖的實際數(shù)量可由二進制計數(shù)器進行計數(shù)，從而能夠提供電動機角速度的精確讀數(shù)。然而，在長達16.67ms的采樣周期過程中，波動就不能再測量了因此僅能測定平滑的特性。而且，使用具有這樣高分辨率和高成本的旋轉(zhuǎn)編碼器也沒有顯示出特別的優(yōu)點，假定使用不精確的采樣時間間隔。理論上講，分辨率簡單地通過在較短的時間周期內(nèi)采樣而能夠得到改進。然而，實際上，使用目前的技術(shù)很難精確和廉價地實現(xiàn)此目的。
此外，與電動機軸相連接的飛輪負載電動機，而這不能毀損電動機的靜態(tài)特性，它基本上能夠消除瞬變效應(yīng)所產(chǎn)生的波動。因此，正如美國專利第5,218,860號所講的負載電動機不能測量電動機的動態(tài)性能。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)電動機的動態(tài)性能提供了有關(guān)電動機非常寶貴的信息，這樣如果不了解電動機的動態(tài)性能方面的知識，就不能獲得電動機的基本特性。然而，由于上面提出的原因，動態(tài)性能數(shù)據(jù)在長達16ms的采樣周期過程中是不能獲得的，因為在此時間周期過程中曲線的瞬變部分中的絕大多數(shù)波動會丟失。即使不考慮采樣時間周期的實際數(shù)據(jù)，考慮到通過減少采樣時間周期得益于普通技術(shù)和價格限制，一些改進顯然能夠?qū)崿F(xiàn)，但任何改進也被限定在一定范圍內(nèi)。這點從無論多小的固定時間周期過程中的計數(shù)脈沖永遠不能獲得最佳結(jié)果的事實中可以明白。因此，即使采樣時間周期可能被無限減小(當(dāng)然，這是不可能的)，它永遠也不能減小至小于以單個脈沖的周期，這是因為在此情況下，數(shù)據(jù)在該采樣周期的過程中將不可能獲得。另一方面，增加采樣時間周期以保證獲得采樣數(shù)據(jù)，它是以每個采樣產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)為代價的。這就意味著由此獲得的分辨率將不可避免地小于理論上的最大值。
而且，使用美國專利第5,218,860號所揭示的方法為了獲得足夠數(shù)量的采樣點，它就必須保證電動機達到全速所需的時間要被延長到幾秒。這是通過使用具有足夠大轉(zhuǎn)動慣量的飛輪以延遲電動機的穩(wěn)定狀態(tài)響應(yīng)實現(xiàn)的。很顯然人們更愿意能夠在較短的時間內(nèi)獲得相關(guān)速度特性，當(dāng)然，不能在采樣點的數(shù)量作出妥協(xié)讓步，同時，能夠提供電動機負載時消失的瞬態(tài)特性的波動圖。
Joseph.L.Vitulli，Jr.的美國專利第No.4,535,288揭示了一種在限定的空間環(huán)境中測定動軸轉(zhuǎn)速的方法，其中一對順序連續(xù)編碼器(傳感器)脈沖之間的時間用于測定速度。更新的轉(zhuǎn)速根據(jù)另一對順序連續(xù)脈沖而計算，該對順序連續(xù)脈沖對先前的脈沖來說是無序的。Vitulli所描述的旋轉(zhuǎn)編碼器可被比作具有60個等距齒的齒輪，在轉(zhuǎn)過一撿拾器時每個齒產(chǎn)生一具有第一電壓位的輸出信號。相鄰齒之間的空間通過撿拾器時，就產(chǎn)生一具有第二電壓位的輸出信號。通常，第一和第二電壓位分別轉(zhuǎn)換為具有邏輯HIGH和LOW電平的數(shù)字信號，這樣脈沖串就產(chǎn)生了。因此，假定對高電平和低電平設(shè)有60個相同角度的等距齒，對應(yīng)于每個邏輯HIGH電平的旋轉(zhuǎn)角度就是2π/120弧度。通過測定每個邏輯HIGH電平的持續(xù)時間，因此就能計算出角速度。
然而，實際上，即使最好的旋轉(zhuǎn)編碼器具有一個僅為±10％的占空系數(shù)精度，它意味著相鄰齒開始之間的距離(對應(yīng)于脈沖串的周期)是恒定的，每個齒的寬度就必須具有±10％的精度。由于角速度是根據(jù)每個齒通過撿拾器所測定的時間而計算的，因此很顯然這個取決于每個齒的實際寬度，所承受的最大誤差為20％。
JP59 160766(Fanuc)揭示了使用旋轉(zhuǎn)編碼器以與美國專利第4,533,288號所描述的相同的方式測定伺服電動機速度檢測裝置，因此它也由于占空系數(shù)的誤差而存在不精確的相同問題。此外，它沒有提出測試空載電機的建議。
GB2,127,549揭示了一種在測量電動機轉(zhuǎn)矩的過程中支撐電動機的測試臺。此處所揭示的該系統(tǒng)顯然與上述詳細討論的美國專利第5,218,860號非常相似，產(chǎn)生同樣的缺陷。更具體地說，必須注意用GB2,127,549測量出穩(wěn)定狀態(tài)和瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的電動機被加載以便減小電動機的加速度(加載電動機會使本申請所說的所有動態(tài)現(xiàn)象消失)。從GB2,127,549的說明書第1頁中第48至53行可清楚地知道為了記錄電動機開始從零速度到全速的瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性，這樣的加載是必須的。很顯然，正如GB2,127,549中所提出的那樣，減小電動機的加速度不利于電動機瞬態(tài)特性的獲得，而瞬態(tài)特性的準確測定正是本發(fā)明的一個必要特征。
美國專利第4,169,371號(Witschi等)揭示了一種根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)速度的時間微分以確定加速度測量在動態(tài)運行中的驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和/或功率的方法和裝置。該系統(tǒng)被加載，因此，很顯然動態(tài)特性就會失去，而動態(tài)特性的測定正是本發(fā)明的主要目的。
美國專利第5,631,411(Harms等)揭示了一種計算電動機速度的發(fā)動機監(jiān)測裝置。從圖1中可清楚地知道慣性負載(即飛輪)與電動機相連接，因此，這里的動態(tài)特性也會失去，而動態(tài)特性的測定是本發(fā)明的主要目的。
EP457 086揭示了一種無觸點測量螺線電機的局部牽引轉(zhuǎn)矩的裝置。在螺旋蓋中至少設(shè)置兩個位置傳感器或接觸式開關(guān)。在螺旋軸旋轉(zhuǎn)的過程中，傳感器掃描螺旋軸的表面，根據(jù)所檢測的特性，產(chǎn)生連同速度信號一起提供給電子分析電路的測量脈沖，該電子分析電路計算積空間(product space)中螺旋軸部分的局部牽引轉(zhuǎn)矩。該裝置連同用于測量位于螺旋軸驅(qū)動器和螺線電機的積空間之間積分轉(zhuǎn)矩的設(shè)備一起運行。這里也沒有提出測量空載電機轉(zhuǎn)矩的建議。
美國專利第5,390,545(Doan)揭示了一種用于測量旋轉(zhuǎn)電機的扭轉(zhuǎn)振動的裝置，其中具有數(shù)個間隔齒的輪子與旋轉(zhuǎn)電機相連接。一傳感器測定輪子旋轉(zhuǎn)的速度，響應(yīng)地產(chǎn)生一頻率與旋轉(zhuǎn)輪子速度成比例的速度信號。一定時裝置接收該速度信號，確定速度信號的最新脈沖的周期，響應(yīng)地產(chǎn)生具有表示測定周期值的瞬時周期信號。
美國專利第4,992,730(Hagiya)揭示了一種計算旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度的方法，該方法通過設(shè)定關(guān)于從旋轉(zhuǎn)速度傳感器輸出而獲得的脈沖串信號的速度計算參考時間周期，測量從前一個速度計算參考時間周期中的最后脈沖邊沿到當(dāng)前速度計算參考時間周期中的最后脈沖邊沿的時間長度，根據(jù)時間長度測量的結(jié)果計算旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度而實現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種測量旋轉(zhuǎn)速度的方法和系統(tǒng)，它基本上能夠改進或克服至此提出的有關(guān)缺陷。
這樣的目的是根據(jù)本發(fā)明的一個主要方案通過提供一種測量旋轉(zhuǎn)軸的角旋轉(zhuǎn)的方法而實現(xiàn)的，其特征在于該方法包括下列步驟(a)將軸和數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器相連接，該數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器連續(xù)能夠形成逆二進制邏輯狀態(tài)以便任一對順序邏輯狀態(tài)對應(yīng)于軸的已知角旋轉(zhuǎn)，(b)旋轉(zhuǎn)軸，(c)單獨地測量與由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器形成的每個連續(xù)邏輯狀態(tài)有關(guān)的相應(yīng)時間周期，以及(d)求出與每個連續(xù)邏輯狀態(tài)相關(guān)的上述相應(yīng)時間周期的和以便獲得由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的數(shù)對連續(xù)邏輯狀態(tài)的累積經(jīng)過時間間隔，以此而能獲得軸的角旋轉(zhuǎn)或其函數(shù)。
因此，本發(fā)明提供了一種根據(jù)在軸的已知角旋轉(zhuǎn)過程中經(jīng)過的時間測試電動機或發(fā)動機速度的改進方法，根據(jù)此方法，該經(jīng)過時間是為邏輯狀態(tài)從LOW變到HIGH，再回到LOW而測定的，反之亦然。雖然邏輯狀態(tài)保持LOW或HIGH過程中的時間間隔經(jīng)受占空系數(shù)誤差，但是順序邏輯狀態(tài)的總時間間隔是已知角旋轉(zhuǎn)的精確反映。因此測量數(shù)對連續(xù)邏輯狀態(tài)之間的累積經(jīng)過時間間隔能夠避免產(chǎn)生影響速度結(jié)果的占空系數(shù)誤差，同時能夠反映運行中速度的任何變化。例如，考慮到每轉(zhuǎn)產(chǎn)生60個脈沖的旋轉(zhuǎn)編碼器。在美國專利第4,535,288號的案例中，軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)可以一秒級間隔確定，在質(zhì)量非常高的編碼器(占空系數(shù)誤差大約為±10％)的情況下將會產(chǎn)生±10％的測量速度誤差。
根據(jù)本發(fā)明的方法發(fā)現(xiàn)了測試電動機或其部件的特定應(yīng)用，該方法的特征在于包括下列步驟(a)將電動機的空載軸與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器相連接，該數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器能夠形成逆二進制邏輯狀態(tài)以便任一對順序邏輯狀態(tài)對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機的已知角旋轉(zhuǎn)，(b)測量在電動機旋轉(zhuǎn)的過程中由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器形成的數(shù)對連續(xù)邏輯狀態(tài)的累積經(jīng)過時間的周期以便能夠獲得旋轉(zhuǎn)電動機的動態(tài)速度-時間特性或其函數(shù)。
(c)使用空載旋轉(zhuǎn)電動機的動態(tài)速度-時間特性以獲得問穩(wěn)態(tài)過程中的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩速度或動態(tài)轉(zhuǎn)矩速度或振動轉(zhuǎn)矩，或空載旋轉(zhuǎn)電動機穩(wěn)態(tài)過程中的速度和轉(zhuǎn)矩的能譜。
最好，還包括下一個步驟(d)通過參考其預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量和旋轉(zhuǎn)電機測量的速度特性計算旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明還設(shè)想了一種測量旋轉(zhuǎn)電機或其部件的動態(tài)和靜態(tài)速度-時間，轉(zhuǎn)矩-時間和速度-轉(zhuǎn)矩特性的裝置。通過使用一預(yù)先校準的轉(zhuǎn)子，可以對使用不同定子的相同電機進行試驗以能提供不同定子的相對特性數(shù)據(jù)(靜態(tài)和動態(tài))，同樣，通過使用一預(yù)先校準的定子，可以對使用不同轉(zhuǎn)子的相同電機進行試驗以能提供不同轉(zhuǎn)子的相對特性數(shù)據(jù)(靜態(tài)和動態(tài))。
因此，應(yīng)該明白根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置能夠獲得動態(tài)和靜態(tài)特性的數(shù)據(jù)而無需將外部慣性負載與電機軸相連接。這樣也容許電機較快地到達穩(wěn)定狀態(tài)(即非瞬變)運行，并能對電機進行較快地校準。小電機批量生產(chǎn)和必須在生產(chǎn)線上進行測試時，這點顯得特別重要。而且，它還能測量迄今為止未測量的波動。
毫無疑問在美國專利第5,218,860號(第1列29行)中提出對于大電動機來說，電樞的質(zhì)量可以足夠大以能提供一合適的慣性負載。也就是說美國專利第5,218,860號也無需外部慣性負載，雖然僅僅是對于大電動機而言。然而，這可能是唯一的做法，因為大電動機具有固有的慣性，在任何情況下它需要花相當(dāng)長的時間達到穩(wěn)定狀態(tài)的速度，因此就能獲得足夠的采樣點。在美國專利第5,218,860號中對于低慣性的小電動機來說就不是這種情況，外部慣性負載是強加的以有意延遲到達穩(wěn)定狀態(tài)速度的時間，因此就能獲得足夠的采樣點。因此，很明顯美國專利第5,218,860號不能推廣至即使對于小電動機也無需飛輪的本發(fā)明，因為本發(fā)明的一個主要目的是減少而不是增加達到穩(wěn)定狀態(tài)速度的時間。
本發(fā)明還能夠測量穩(wěn)定狀態(tài)條件過程中的振動轉(zhuǎn)矩和速度以便能獲得時間和頻率范圍內(nèi)的速度-時間和轉(zhuǎn)矩-時間特性。在此情況下，飛輪可用于延遲電機到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間，以此在加速過程中產(chǎn)生穩(wěn)定狀態(tài)振動轉(zhuǎn)矩和速度現(xiàn)象。這就突出了電機的缺陷，否則該缺陷將不會明顯顯示出來。
本發(fā)明還容許測試旋轉(zhuǎn)電機具有較大的靈活性。用戶能夠控制采樣時間和采樣開始的時間。用戶同樣能夠控制x-軸(時間和頻率)和y軸(轉(zhuǎn)矩和速度)，因此該裝置能夠被用作旋轉(zhuǎn)電機分析器。
為了理解本發(fā)明和明白本發(fā)明在實際中是如何使用的，現(xiàn)在參考附圖僅通過非限制性舉例將描述一最佳實施例，其中圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的電動機測試臺；圖2從功能上表示根據(jù)本發(fā)明電動機測試系統(tǒng)的方框圖；圖3是圖2中所示的電動機測試系統(tǒng)的詳細方框圖；圖4是操作圖2中所示的電動機測試系統(tǒng)的原理過程的流程圖；圖5至13用圖解表示用根據(jù)本發(fā)明的電動機測試系統(tǒng)測量或計算的典型a.c.PSC感應(yīng)電動機的特性。
圖14至19用圖解表示本發(fā)明用于突出穩(wěn)定狀態(tài)條件下缺陷的其它應(yīng)用；圖20至23用圖解表示本發(fā)明用于突出空調(diào)風(fēng)扇缺陷的其它應(yīng)用；圖24從功能上表示用于顯示根據(jù)本發(fā)明獲得的旋轉(zhuǎn)軸的速度或轉(zhuǎn)矩特性的動態(tài)轉(zhuǎn)矩和速度分析器的方框圖。
最佳實施例的詳細描述圖2從功能上表示通常用標(biāo)號20表述的電動機測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)包括其軸22與公知類型的數(shù)字軸編碼器23相連接的感應(yīng)電動機21。軸編碼器23無需非常高的分辨率，實際上，它在電機軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時可以產(chǎn)生5,000個脈沖。當(dāng)電動機21旋轉(zhuǎn)時，軸編碼器23產(chǎn)生由采樣單元24采樣的邏輯電平，該采樣單元24測量邏輯狀態(tài)從LOW到HIGH再回到LOW變化所經(jīng)過的時間，反之亦然。連續(xù)時間間隔提供給處理時間數(shù)據(jù)的計算機25以獲得電動機21的動態(tài)速度特性作為經(jīng)過時間的函數(shù)，并存儲在其存儲器中。電動機21通過與計算機25對應(yīng)連接的控制單元26啟動，這樣，例如電動機21一旦達到全穩(wěn)定狀態(tài)速度，電動機21的電源就被切斷，因此就意味著完成了測試過程。與計算機25相連接的是顯示裝置27，如為顯示監(jiān)視器或描繪器。電動機21由被在已知精確時間啟動的電源28供電。
圖3表示包括供給第一計數(shù)器32和第二計數(shù)器33時鐘輸入(CLK)的振蕩器31的采樣單元24中的定時電路30。軸編碼器22的輸出提供給第一計數(shù)器32的啟動輸入端(ENABLE)，而第一計數(shù)器32的輸出供給計算機25。軸編碼器22的輸出經(jīng)過反相器34反向，并提供給第二計數(shù)器33的啟動輸入端(ENABLE)，而第二計數(shù)器33的輸出也提供給計算機25。同樣，第一計數(shù)器32的復(fù)位端(RST)相應(yīng)地與計算機25相連接，而且第二計數(shù)器33的復(fù)位端(RST)相應(yīng)地與計算機25相連接以能使第一計數(shù)器32和第二計數(shù)器33由此被復(fù)位，現(xiàn)在將解釋如下。
定時電路30的工作原理如下?；谑⒕w制成的振蕩器31產(chǎn)生具有已知穩(wěn)定頻率的高頻脈沖。由于軸編碼器23與電動機軸一起旋轉(zhuǎn)，它產(chǎn)生比振蕩器31頻率低的順序逆二進制邏輯LOW和HIGH狀態(tài)。由軸編碼器23產(chǎn)生的相對低頻邏輯電平提供給第一計數(shù)器32的啟動輸入端，經(jīng)過反相后，提供給第二計數(shù)器33的啟動輸入端。因此，在連續(xù)的ENABLE信號之間，第一計數(shù)器32在編碼器是邏輯HIGH電平時測量由振蕩器31產(chǎn)生的相對高頻脈沖數(shù)，第二計數(shù)器33在編碼器是邏輯LOW電平時測量由振蕩器31產(chǎn)生的相對高頻脈沖數(shù)，兩種結(jié)果提供給計算機25。計算機25響應(yīng)于在第一計數(shù)器為ENABLE信號狀態(tài)下的變化以能獲取第一計數(shù)器32和第二計數(shù)器33相應(yīng)輸出端的數(shù)據(jù)，并將復(fù)位信號提供給其相應(yīng)的RST輸入端。編碼器是邏輯LOW電平時使第一計數(shù)器32歸零，在編碼器是邏輯HIGH電平時使第二計數(shù)器33歸零。在連續(xù)的ENABLE信號之間的第一計數(shù)器32的輸出因此能夠精確地代表軸編碼器23保持在邏輯HIGH電平所占用的時間。同樣，在連續(xù)的ENABLE信號之間的第二計數(shù)器33的輸出能夠精確地代表軸編碼器23保持在邏輯LOW電平所占用的時間。
即使假設(shè)軸編碼器23具有每轉(zhuǎn)數(shù)僅為5,000個脈沖的分辨率，電動機21的速度低至1,000rpm，軸編碼器23每分鐘也將會輸出5,000,000個脈沖。因此，每個脈沖具有大致為10μs的周期，它最好在計數(shù)器32的容量范圍內(nèi)以能夠精確地測量。此外，通過與上面參考的美國專利第5,218,860號所描述的系統(tǒng)相比，在16.67ms時間間隔內(nèi)，軸編碼器23將會輸出近1,667個脈沖，每個脈沖就是一個采樣點，這與美國專利第5,218,860號所設(shè)想的單個采樣點正相反。
由于美國專利第5,218,860號將時間的測量與數(shù)百個脈沖相聯(lián)系，即使以需要相當(dāng)長的時間間隔來測量軸的累積角旋轉(zhuǎn)為代價，與每個脈沖相聯(lián)系的任何占空系數(shù)誤差也能被有效地消除。如上所解釋，這就不利于測量電機的動態(tài)響應(yīng)。
另一方面，Joseph L.Vitulli，Jr.的美國專利第4,535,288號僅提出單個脈沖的時間測量，因此初看起來也能測量動態(tài)響應(yīng)。然而，正如上所述，他的方法也會產(chǎn)生占空系數(shù)誤差，為了更清楚起見，現(xiàn)在再對此作進一步的詳細描述。旋轉(zhuǎn)編碼器的制造商規(guī)定了旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)，還規(guī)定了占空系數(shù)。如果占空系數(shù)規(guī)定為50％，那么Vitulli，Jr.所測量的每個脈沖的時間實際上對應(yīng)于編碼器每個脈沖過程中的額定角增加量的一半。例如，如果每轉(zhuǎn)有3,600個脈沖，就對應(yīng)于編碼器的每度旋轉(zhuǎn)10個脈沖。Vitulli，Jr.測量單個脈沖額定半周期的時間，并根據(jù)制造商規(guī)定的占空系數(shù)從每個編碼器脈沖的額定時間周期中計算。然而，由于制造商所規(guī)定的占空系數(shù)所帶來不可避免的誤差，這也會產(chǎn)生較低的精確度，目前大約為±10％。
因此，雖然Vitulli，Jr.提供旋轉(zhuǎn)編碼器單個脈沖中的額定角旋轉(zhuǎn)，由此能夠計算單個脈沖過程中的角速度，但是實際的結(jié)果并不精確。
圖4是電動機測試系統(tǒng)20的工作原理的流程圖。因此，起初電動機21被供電，軸編碼器23的輸出如上所述被采樣。所采樣的數(shù)據(jù)采集后，經(jīng)過計算機25處理，所處理的數(shù)據(jù)在顯示器26上顯示。任何偏離一個容許的性能范圍可被計算出，并允許計算機25輸出一報警信號以報警故障電機。當(dāng)然，這樣的報警信號可以用公知的方式變成可聽的或可視的信號?？呻S意選擇的是，下面將作更詳細地解釋，電動機21加速過程中產(chǎn)生的瞬變效應(yīng)的波動可被去除以能產(chǎn)生常用的靜態(tài)速度特性。
圖5用圖解表示從測量由軸編碼器23產(chǎn)生的脈沖的連續(xù)時間周期中計算出的a.c.PSC感應(yīng)電動機的動態(tài)電動機速度特性。因此，在連續(xù)脈沖之間增加的電動機速度可以計算出，這是因為與每個脈沖相當(dāng)?shù)慕切D(zhuǎn)是已知的。必須注意電動機的速度和轉(zhuǎn)矩并不隨時間連續(xù)增加，而是逐漸爬升，然后下降一小段時間，此后它們再爬升。大約在0.04s后，這種現(xiàn)象就停止了，電動機速度和轉(zhuǎn)矩就隨時間增加直到達到穩(wěn)定狀態(tài)條件為止。特別是，應(yīng)該注意即使電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)時，其速度仍然存在連續(xù)的波動。這些波動只有通過測量電動機的角旋轉(zhuǎn)作為旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖周期的函數(shù)才能明顯顯示出來，它們在目前根據(jù)許多脈沖的平均數(shù)據(jù)所提出的方法中全部消失掉。
人們已注意到飛輪無需與電動機21相連接。而電動機轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)牛頓定律從知道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量計算出來，如下M(t)=Qdωdt+L(t)---(2)]]>這里M(t)＝時間t時瞬時轉(zhuǎn)矩，Q＝轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，ω＝電動機的角速度，以及L(t)＝時間t時瞬時外加負載。
由于沒有負載與電動機21相連接，L(t)就為零，等式(2)就簡化為M(t)=Qdωdt---(3)]]>圖6用圖解表示從如下的電動機21的速度特性中獲得的升速轉(zhuǎn)矩的特性。電動機21在沒有任何外加負載的情況下運行，動態(tài)速度特性能夠獲得，并存儲在計算機25中。然后能計算出動態(tài)速度特性的時間導(dǎo)數(shù)，該結(jié)果再乘以轉(zhuǎn)子的已知轉(zhuǎn)動慣量。鑒于速度是以rpm確定的，該結(jié)果還必須乘以一個因素2π/60以轉(zhuǎn)換為從啟動空載電動機到其達到全速的相關(guān)動態(tài)轉(zhuǎn)矩的等效的每秒弧度的角速度。只要總是使電動機在供電電壓的a.c周期內(nèi)的一預(yù)先設(shè)定點啟動，該特性就能重復(fù)進行。例如，在處于實際的特定系統(tǒng)中，電動機在電壓升過0v的a.c周期中的點啟動。
圖6所示的電動機升速空載轉(zhuǎn)矩特性就能測定用僅提供靜態(tài)速度和轉(zhuǎn)矩特性的常用系統(tǒng)不能獲得的動態(tài)電動機的特性。該動態(tài)特性能夠識別僅由靜態(tài)數(shù)據(jù)不能檢測的電動機故障，還能夠區(qū)分電動機的特性。而且，它已被證明(i)該動態(tài)轉(zhuǎn)矩特性給出了電動機加速過程中其轉(zhuǎn)矩的噪音值的指示，同樣，提供了加速過程中由于轉(zhuǎn)矩變化產(chǎn)生的電動機機械噪音強度的指示；(ii)該動態(tài)轉(zhuǎn)矩特性給出了電動機轉(zhuǎn)子部件中任何不平衡度的指示；(iii)該動態(tài)轉(zhuǎn)矩特性提供了識別電動機故障的特別靈敏的診斷工具。
至此，上述討論已集中在升速過程中電動機的動態(tài)特性上。然而，如果瞬變效應(yīng)中所期望的波動能被去除以提供圖7用圖解所示的平滑速度-時間特性，從該特性圖中可以獲得常用的轉(zhuǎn)矩-速度特性(圖11所示)。去除瞬變效應(yīng)中的波動可有多種方法能夠?qū)崿F(xiàn)。電動機軸可被機械地鎖定，僅在定子電流達到一穩(wěn)定狀態(tài)值時釋放?；蛘撸绻妱訖C21是固定分相的電容器(PSC)式感應(yīng)電動機，其定子包括主線圈和可并聯(lián)于主線圈接通的副線圈，轉(zhuǎn)子僅在電流提供給這兩個線圈時將會轉(zhuǎn)動。因此，開始時電流僅提供給主線圈，副線圈僅在主線圈的電流已達到穩(wěn)定狀態(tài)時才在電路中導(dǎo)通。應(yīng)該再次注意主、副定子線圈僅在a.c供電電壓向上升過程中等于零時才在電路中導(dǎo)通。更一般的說，通過提供a.c供電壓周期中任何其它已知角處的電源就能保證可重復(fù)性。
抑制瞬變波動的另一種方法是使用合適的算法處理電動機的動態(tài)速度特性。為此，圖5所示的動態(tài)速度特性被采樣以測定電動機加速過程中作為時間函數(shù)的速度變化。所產(chǎn)生的信號經(jīng)過傅里葉變換從時間范疇變?yōu)轭l域以獲得頻譜。該頻譜經(jīng)濾波以去除高頻諧波，所產(chǎn)生的頻譜再變換回時間范疇。在此方面，應(yīng)該注意根據(jù)時間范疇中時間分辨率足夠高的事實，獲得頻譜是有可能的。迄今為止所提出的使用不精確的時間分辨率的方法是不能分辨頻譜的。
消除定子電流瞬變效應(yīng)中的波動的又一種方法是在與正常旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)軸，然后，在電動機變化方向的時間過程中，開始對加速(即速度-時間)特性進行采樣。這種技術(shù)已眾所周知，并描述在，例如也授權(quán)給自動化技術(shù)有限公司的美國專利第5,440,915號中，題為“一種測量摩擦轉(zhuǎn)矩的方法和裝置”。后續(xù)處理與上述獲得動態(tài)速度特性的相同，但是該方法由于瞬變分量不再出現(xiàn)而能夠產(chǎn)生靜態(tài)速度特性。
圖8用圖解表示空載四極PSC感應(yīng)電動機在空轉(zhuǎn)穩(wěn)定狀態(tài)下的速度變化。圖9表示將電動機的速度特性變換為頻域的結(jié)果。圖9所示的頻譜圖提供了比時間范疇內(nèi)更清楚可分辨的有關(guān)電動機的信息。更具體地說，可以獲得更清楚的相關(guān)轉(zhuǎn)矩和速度的函數(shù)。
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量可以通過獲得兩個分離的速度特性而測定一個是用于空載電動機，另一個是用于已知慣性負載作用于電動機軸。因此，執(zhí)行下面的步驟(i)獲得空載電動機的速度-時間特性，消除其瞬變過程中的波動效應(yīng)，(ii)將電動機與已知轉(zhuǎn)動慣量的慣性負載相連接，(iii)獲得負載電動機的速度-時間特性，消除其瞬變過程中的波動效應(yīng)，以及(iv)對在(i)和(ii)中獲得的相應(yīng)速度特性進行處理以確定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。
計算可根據(jù)下面的等式進行對于空載電動機Mmax=Q·(dωdt)max1---(4)]]>這里Mmax表示電動機轉(zhuǎn)矩的最大值，Q表示電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量(將被計算出)，以及ω表示電動機的角速度。
對于加載已知慣性負載θ1的電動機Mmax=(Q+Q1)·(dωdt)max2---(5)]]>電動機轉(zhuǎn)矩的最大值(Mmax)是常量，與作用于電動機上的任何負載無關(guān)。因此Q·(dωdt)max2=(Q+Q1)·(dωdt)max1---(6)]]>
從此可以得出(dωdt)max2(dωdt)max1-(dωdt)max2·Q1---(7)]]>電動機測試系統(tǒng)10還可以獲得空轉(zhuǎn)即空載穩(wěn)定狀態(tài)條件下的電動機的脈動轉(zhuǎn)矩。例如，表明由空轉(zhuǎn)的a.c.PSC感應(yīng)電動機而產(chǎn)生的電磁噪音的強度值可以由此而確定。在空轉(zhuǎn)過程中，由于變化的旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)矩，電動機基本上以一個具有疊加在其上的輕微脈動的恒速運行。
圖10用圖解表示具有在穩(wěn)定狀態(tài)條件下電動機空轉(zhuǎn)時由其產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)矩的強度表示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量而獲得的速度-時間特性的時間導(dǎo)數(shù)積。
電動機測試系統(tǒng)10還能獲得在給出，例如，表示以工作速度運行時由電動機產(chǎn)生的電磁噪音的強度值的工作速度下的負載電動機的變化轉(zhuǎn)矩。同樣，這就提供了能夠表示由電動機轉(zhuǎn)矩變化而產(chǎn)生的沖擊負載所引起的機械噪音的強度值。電動機的速度和所加的負載由于下面引起轉(zhuǎn)矩變化而產(chǎn)生變化(i)電動機，(ii)負載，和(iii)二者之間的不良連接。
獲得具有加上外加負載轉(zhuǎn)動慣量的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量的速度特性的時間導(dǎo)數(shù)積給出了表示由在工作速度下運行的負載電動機產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)矩的強度。該變化轉(zhuǎn)矩還提供了表示負載電動機在工作條件下的電氣和機械噪音的強度值。
圖11用圖解表示空載電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性。在每個工作周期的末端，一外加負載與電動機相連接，負載電動機的速度-時間特性被確定了。該曲線的時間導(dǎo)數(shù)，經(jīng)過消除瞬變效應(yīng)后，接著乘以轉(zhuǎn)子和外加負載的總轉(zhuǎn)動慣量就會得出空載電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性。這個表示如下
M=(Q1+QL)dωdt+ML---(8)]]>這里M表示空載電動機的轉(zhuǎn)矩，Q1表示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，QL表示外加負載的轉(zhuǎn)動慣量，以及ML表示負載轉(zhuǎn)矩。
圖12用圖解表示連同負載ML為空調(diào)風(fēng)扇的速度-轉(zhuǎn)矩特性的圖11所描述的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性。對于這樣的負載，速度-轉(zhuǎn)矩特性通常是拋物線形狀，穿過原點，在電動機的實際工作速度交叉電動機轉(zhuǎn)矩-速度特性。圖13標(biāo)繪了圖11所示的電動機轉(zhuǎn)矩-速度特性和圖12所示的轉(zhuǎn)矩-速度特性之間的差異以能獲得M-ML=(Q1+QL)(dωdt)---(9)]]>圖13所示的曲線是電動機在負載條件下從啟動到其滿工作速度的加速過程中獲得的。該特性相對于類似的負載電動機是可以重復(fù)的，只要電動機從供電壓的a.c.周期的相同點啟動。例如，在化為實際的特定系統(tǒng)中，電動機在電壓升過0v的a.c.周期的點啟動。因此，圖13所示的特性可以用作對一批類似的負載電動機進行GO-NOGO試驗的最佳工具，以能表示電動機-負載連接(空調(diào)，水泵等)符合設(shè)計要求。應(yīng)該注意到對于建立負載電機的函數(shù)性先前使用圖13所示的特性是未知的。
計算出圖13所示的負載電動機的轉(zhuǎn)矩-速度特性后，圖11和12所示的電動機靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性可被減去以獲得圖12圖解所示的負載的轉(zhuǎn)矩-速度特性。
消除特性瞬變部分中的波動前的負載電動機的加速狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩-速度特性基本上具有與圖6所示的空載電動機特性相似的形狀，它通過如下方法獲得。動態(tài)速度特性如上所述能直接獲得，其時間導(dǎo)數(shù)可計算出。時間導(dǎo)數(shù)乘以轉(zhuǎn)子和外加負載的總轉(zhuǎn)動慣量能夠得出空載電動機的動態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性，從等式(9)中可清楚地知道。因此，該特性可以用作比較一批相似電動機動態(tài)性能的最佳工具。
應(yīng)該注意到對于建立負載電機的函數(shù)性和獲得在從啟動開始的加速過程中電動機加負載的電磁噪音的表示，先前使用的該特性是未知的。同樣，對于獲得從啟動開始的轉(zhuǎn)矩加速變化而產(chǎn)生的機械噪音的表示，先前使用的該也是未知的。
在負載電動機正常的工作條件下，電動機和負載以一輕微變化的速度運轉(zhuǎn)，該速度變化是由下面引起轉(zhuǎn)矩變化而產(chǎn)生的(i)電動機，(ii)負載，和(iii)二者之間的不良連接。
獲得具有加上外加負載轉(zhuǎn)動慣量的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量的速度特性的時間導(dǎo)數(shù)積給出了表示由在工作速度下運行的負載電動機產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)矩的強度。該變化轉(zhuǎn)矩還提供了表示負載電動機在工作條件下的電氣和機械噪音的強度值。
上述的絕大多數(shù)測試是和完備的電動機有關(guān)，無論是負載的還是空載的。然而，本發(fā)明還提供了通過與標(biāo)稱“理想”電機相比較測試電機的部件。例如，為了測試不同的轉(zhuǎn)子，就使用一預(yù)先校準過的高性能定子，上述測試就可以進行以獲得電動機的靜態(tài)和動態(tài)特性。通過重復(fù)這些使用不同轉(zhuǎn)子的有關(guān)相同電動機的試驗，這些轉(zhuǎn)子的性能就能進行比較。同樣，通過使用一預(yù)先校準過的高性能轉(zhuǎn)子和替換不同的定子，定子的性能也可以進行比較。
至此，從電機啟動直至達到穩(wěn)定狀態(tài)，已描述了有關(guān)測量速度-時間或速度-轉(zhuǎn)矩特性的瞬變部分的方法。因此，通過測量每個脈沖的實際時間，已證明速度-時間或轉(zhuǎn)矩-速度特性用比通過測量固定時間周期的平均轉(zhuǎn)速分辨具有更好的分辨率而能被測定。結(jié)果，電動機特性的瞬變部分過程中產(chǎn)生的波動也能被消除，因此只要提供迄今為止提出方法沒有的有關(guān)電動機性能的信息。
已經(jīng)作出解釋，即使在空載電機達到穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)本發(fā)明測定特性時，標(biāo)稱的恒速或轉(zhuǎn)矩也會產(chǎn)生可以測量的波動或脈動。
然而，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，即使負載電機在實際工作條件下達到穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)本發(fā)明測定特性時，標(biāo)稱的恒速或轉(zhuǎn)矩也會產(chǎn)生可以測量的波動或脈動。這也提供了使用常用方法獲得速度-時間或速度-轉(zhuǎn)矩特性時完全丟失的非常寶貴信息。在此情況下，當(dāng)然，就無需測量電機啟動時的速度，在a.c.電壓周期電源提供給該電機時，它對于a.c.電機來說就無關(guān)緊要了。在實時內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，所需求的就是測量電機的速度-時間特性，以便在實際中獲得什么是穩(wěn)定狀態(tài)下電機的實時動態(tài)速度-時間特性。標(biāo)稱的恒速已被發(fā)現(xiàn)具有動態(tài)的脈動分量，該脈動分量用作電動機和所加負載的性能的重要指示器。更具體地說，太多的脈動是一種運行電動機不能進行正常工作情況的表示，故脈動的數(shù)量被看作是運行電動機的性能是否合格的標(biāo)準。因此，通過連續(xù)地監(jiān)測工作條件下的負載電動機的穩(wěn)定狀態(tài)的性能和將脈動分量的值與預(yù)先設(shè)定的閥值相比較，在負載電動機或其任何部件不能滿足設(shè)計要求的情況下發(fā)出警報。
本發(fā)明還能測量穩(wěn)定狀態(tài)條件過程中的振動轉(zhuǎn)矩和速度以能獲得時間和頻率范圍的速度-時間和轉(zhuǎn)矩-時間特性。在此情況下，或者等至轉(zhuǎn)軸達到其穩(wěn)定狀態(tài)速度，另一種情況，或者是將高慣量飛輪與轉(zhuǎn)軸相連接以能故意地延遲達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間，這些都是可能的。在此情況下，穩(wěn)定狀態(tài)的振動轉(zhuǎn)矩和速度現(xiàn)象將會在加速過程中出現(xiàn)，這些由于比在迄今為止提出的試驗臺中更多采樣點的事實而能明白。還發(fā)現(xiàn)電動機動態(tài)脈動的顯著缺陷將不明顯。
圖14表示具有高轉(zhuǎn)動慣量的飛輪與電動機軸相連接時電動機的速度-時間特性。電動機速度從零到達空轉(zhuǎn)速度逐漸升高經(jīng)過大約0.35s，與沒有飛輪的0.1s相反。應(yīng)該注意加在穩(wěn)定狀態(tài)速度-時間特性上的是表示電動機穩(wěn)定狀態(tài)速度的微小變化的振動。這些在電動機速度迅速地升高至穩(wěn)定狀態(tài)速度時總是出現(xiàn)，但是不引人注意。
圖15表示以速度為1,260rpm為中心的圖14所示的電動機速度-時間特性的放大效果圖，它能較清楚地表示穩(wěn)定狀態(tài)的電動機速度周期性地上升和下降。該曲線用作對負載電動機在速度為1,260rpm的穩(wěn)定狀態(tài)性能進行分類的標(biāo)準。
圖16表示從以速度約為1,260rpm為中心的圖15所示的電動機速度-時間特性中獲得的速度頻譜圖。應(yīng)該注意該速度頻譜圖表明基本頻率為100Hz，這個對應(yīng)于a.c.電源頻率的兩倍。
圖17表示通過對圖14所示的速度-時間特性相對于時間進行微分，并乘以飛輪和電動機的合成轉(zhuǎn)動慣量而獲得的轉(zhuǎn)矩-時間特性。該圖顯示轉(zhuǎn)矩的振動與圖14的速度-時間曲線中所觀測到的振動相似。
圖18表示以速度為1,260rpm為中心的圖17所示的電動機轉(zhuǎn)矩-時間特性的放大效果圖，它能較清楚地表示穩(wěn)定狀態(tài)的電動機轉(zhuǎn)矩周期性地上升和下降。從圖14可知，在時間t＝0.3s時，電動機的速度達到1,260rpm。因此，圖18是通過放大以約t＝0.3s為中心的電動機轉(zhuǎn)矩-時間特性而獲得的。該曲線用作對負載電動機在速度為1,260rpm的穩(wěn)定狀態(tài)性能進行分類的標(biāo)準。
圖19表示從以速度約為1,260rpm為中心的圖18所示的電動機轉(zhuǎn)矩-時間特性中獲得的轉(zhuǎn)矩頻譜圖。還應(yīng)該注意該轉(zhuǎn)矩頻譜圖表明基本頻率為100Hz，這個對應(yīng)于a.c.電源頻率的兩倍。
圖20表示出現(xiàn)陣風(fēng)問題的空調(diào)機的穩(wěn)定狀態(tài)頻率速度頻譜圖，這表示其為大的3Hz的部件。
圖21表示良好空調(diào)機的穩(wěn)定狀態(tài)頻率速度頻譜圖，表示其為小的3Hz的部件。
圖22表示通過重復(fù)調(diào)節(jié)百葉窗和獲得、顯示不同百葉窗位置的風(fēng)扇的速度-時間特性而產(chǎn)生的空調(diào)機的規(guī)則的穩(wěn)定狀態(tài)速度-時間特性。它表示風(fēng)扇速度的波動是非常小的，表明空調(diào)機的性能較高。
圖23表示通過重復(fù)調(diào)節(jié)百葉窗和獲得、顯示不同百葉窗位置的風(fēng)扇的速度-時間特性而產(chǎn)生的有缺陷空調(diào)機的速度-時間特性。在此情況下，顯示風(fēng)扇速度具有劇烈的波動，表明空調(diào)機的性能較低。
圖24從功能上表示能夠顯示根據(jù)本發(fā)明而獲得的轉(zhuǎn)軸的速度或轉(zhuǎn)矩特性的動態(tài)轉(zhuǎn)矩和速度分析器40的方框圖。動態(tài)轉(zhuǎn)矩和速度分析器40包括一采樣單元41，用于在一時間間隔內(nèi)并從初始采樣時間對所測定的速度或轉(zhuǎn)矩進行采樣，用戶可選擇這兩個時間。顯示器42與采樣單元41相連接，用于顯示采樣的速度和/或轉(zhuǎn)矩特性。一控制屏43能夠控制相對于時間或頻率的一第一x軸尺度和相對于轉(zhuǎn)矩或速度的一第二正交的y軸尺度。通常，x軸是水平的，y軸是垂直的，雖然這是常用的情況，但如果需要，兩個軸也可以方向相反?？刂破?3容許用戶調(diào)節(jié)采樣單元41的采樣時間間隔，因此它提供了更大的靈活性，因為采樣時間間隔越長，獲得的采樣就越多。
很顯然在沒有脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護范圍的情況下可以對最佳實施例作出修改。因此，雖然最佳實施例就特定的a.c.PSC感應(yīng)電動機已作出描述，但本發(fā)明同樣適用于其它類型的a.c.和d.c.電動機。顯然，不同類型電機的實際速度-時間和速度-轉(zhuǎn)矩特性將會不一樣；不過給定類型電機的特性提供了對不可接受的偏離制造商設(shè)計要求的良好指示器。
同樣，在最佳實施例中，由旋轉(zhuǎn)軸編碼器產(chǎn)生的連續(xù)脈沖的時間周期能被測定。然而，可以明白本發(fā)明獨特地提出了對常用方法的速度和轉(zhuǎn)矩特性的動態(tài)效應(yīng)分辨率進行成千倍的改進，應(yīng)該清楚還可以進行重大改進，例如，即使測量僅每兩個或三個脈沖的周期。
最后，雖然本發(fā)明用特定的實例對旋轉(zhuǎn)電機的性能測試已作出描述，但是應(yīng)該明白本發(fā)明提供了更好測量角旋轉(zhuǎn)的分辨率，與其所指的任何特定應(yīng)用無關(guān)。
在下面的方法權(quán)利要求中，用于表示權(quán)利要求步驟的字母符號僅為方便使用而設(shè)置的，并不暗指實現(xiàn)這些步驟的任何特定順序。
權(quán)利要求
1.一種測量旋轉(zhuǎn)軸(22)角旋轉(zhuǎn)的方法，其特征在于該方法包括下列步驟(a)將軸與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)相連接，該編碼器能夠連續(xù)地產(chǎn)生逆二進制邏輯狀態(tài)，以便任何一對順序邏輯狀態(tài)對應(yīng)于軸的已知角旋轉(zhuǎn)，(b)旋轉(zhuǎn)軸，(c)分別地測量與每個由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)邏輯狀態(tài)相關(guān)的相應(yīng)時間周期，以及(d)對與每個連續(xù)邏輯狀態(tài)相關(guān)的上述相應(yīng)時間周期求和以能獲得由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)數(shù)對邏輯狀態(tài)的累積經(jīng)過時間間隔，以此能獲得軸的角旋轉(zhuǎn)或函數(shù)。
2.一種測試電動機(21)或其部件的方法，其特征在于該方法包括下列步驟(a)將電動機(21)的空載軸(22)與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)相連接，該編碼器能夠產(chǎn)生逆二進制邏輯狀態(tài)，以便任何一對順序邏輯狀態(tài)對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機的已知角旋轉(zhuǎn)，(b)測量電動機旋轉(zhuǎn)過程中由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)數(shù)對邏輯狀態(tài)的累積經(jīng)過時間周期，以能獲得旋轉(zhuǎn)電動機的動態(tài)速度-時間特性(圖5)或其函數(shù)，以及(c)使用空載旋轉(zhuǎn)電動機的動態(tài)速度-時間特性獲得空載旋轉(zhuǎn)電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩速度(圖11)或動態(tài)轉(zhuǎn)矩速度(圖6)或穩(wěn)定狀態(tài)過程中的振動轉(zhuǎn)矩(圖10)或穩(wěn)定狀態(tài)過程中的速度和轉(zhuǎn)矩頻譜(圖9)。
3.一種測試包括電動機(21)和連接負載的電機的方法，其特征在于該方法包括下列步驟(a)將電動機的軸(22)加負載與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)相連接，該編碼器能夠產(chǎn)生逆二進制邏輯狀態(tài)，以便任何一對順序邏輯狀態(tài)對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機加負載的已知角旋轉(zhuǎn)，(b)測量電動機加負載的旋轉(zhuǎn)過程中由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)數(shù)對邏輯狀態(tài)的累積經(jīng)過時間間隔，以能獲得旋轉(zhuǎn)電動機加負載的速度-時間特性或其函數(shù)，以及(c)使用旋轉(zhuǎn)電動機加負載的速度-時間特性獲得旋轉(zhuǎn)電動機加負載的合成靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度(圖12)或穩(wěn)定狀態(tài)合成振動轉(zhuǎn)矩-速度或穩(wěn)定狀態(tài)的速度頻譜(圖20和21)或穩(wěn)定狀態(tài)的合成轉(zhuǎn)矩頻譜，這里電動機加負載的合成轉(zhuǎn)矩等于電動機的轉(zhuǎn)矩減去負載轉(zhuǎn)矩。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(c)包括(i)計算動態(tài)速度-時間特性(圖5)的時間導(dǎo)數(shù)，以及(ii)將在(i)中獲得的時間導(dǎo)數(shù)乘以空載電動機的轉(zhuǎn)動慣量以能獲得空載電動機的動態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性(圖6)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，用于測定電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度后其在穩(wěn)定狀態(tài)過程中的振動轉(zhuǎn)矩，其特征在于步驟(c)包括(i)計算電動機在穩(wěn)定狀態(tài)過程中的動態(tài)速度-時間特性(圖8)的時間導(dǎo)數(shù)，以及(ii)將在(i)中獲得的時間導(dǎo)數(shù)乘以空載電動機的轉(zhuǎn)動慣量以能獲得穩(wěn)定狀態(tài)中空載電動機的動態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性(圖10)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(c)包括(i)在電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度之前消除電動機加速過程中的動態(tài)速度-時間特性(圖5)瞬變部分中的波動以能獲得靜態(tài)速度-時間特性(圖7)，(ii)計算靜態(tài)速度-時間特性(圖7)的時間導(dǎo)數(shù)，以及(iii)將在(ii)中獲得的時間導(dǎo)數(shù)乘以空載電動機的轉(zhuǎn)動慣量以能獲得空載電動機的靜態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性(圖11)。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(c)包括(i)在電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度之前消除電動機加負載的加速過程中動態(tài)速度-時間特性瞬變部分中的波動以能獲得電動機加負載的靜態(tài)速度-時間特性，(ii)計算電動機加負載的靜態(tài)速度-時間特性的時間導(dǎo)數(shù)，以及(iii)將在(ii)中獲得的時間導(dǎo)數(shù)乘以電動機加負載的合成轉(zhuǎn)動慣量以能獲得電動機加負載的合成靜態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性(圖12)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度之前消除電動機加速過程瞬變效應(yīng)中的波動的步驟(i)包括(1)鎖定電動機軸，(2)監(jiān)測電動機的定子電流，以及(3)定子電流達到穩(wěn)定狀態(tài)值時就釋放電動機軸。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，使用具有包括主線圈和與主線圈并聯(lián)切換的副線圈的定子的PSC式a.c.感應(yīng)電動機，其中電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度之前消除電動機加速過程瞬變效應(yīng)中的波動的步驟(i)包括(1)在a.c.供電壓周期的已知角的情況下開始僅將電流提供給主線圈，(2)監(jiān)測主線圈中的定子電流，以及(3)主線圈中的定子電流達到穩(wěn)定狀態(tài)值時在a.c.供電壓周期的相同已知角的情況下切換電路中的副線圈。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度之前消除電動機加速過程瞬變效應(yīng)中的波動的步驟(i)包括(1)在與正常旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)軸，以及(2)在旋轉(zhuǎn)電動機改變方向的時間過程中，開始對速度-時間特性進行采樣。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于電動機達到穩(wěn)定狀態(tài)速度之前消除電動機加速過程瞬變效應(yīng)中的波動的步驟(i)包括(1)在加速過程中對旋轉(zhuǎn)電動機的速度-時間特性進行傅里葉變換，(2)對頻譜進行濾波以便去除高頻分量，以及(3)將結(jié)果產(chǎn)生的頻譜再變換回時間范疇。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，它還包括(iv)從權(quán)利要求2獲得的電動機速度-轉(zhuǎn)矩特性中減去旋轉(zhuǎn)電動機加負載的合成靜態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性以能獲得負載的轉(zhuǎn)矩-速度特性。。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，它還包括(v)對電動機加負載進行GO-NOGO測試以作為合成靜態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性(圖12)的函數(shù)。
14.如權(quán)利要求2或6所述的方法，用于測試電動機中使用定子的相對性能特性，上述的方法還包括(d)給上述電動機提供一預(yù)先校準過的轉(zhuǎn)子，(e)相對于上述轉(zhuǎn)子提供系列定子和重復(fù)步驟(a)至(c)以能獲得相應(yīng)相關(guān)定子的電動機特性。
15.如權(quán)利要求2或6所述的方法，用于測試電動機中使用轉(zhuǎn)子的相對性能特性，上述的方法還包括(d)給上述電動機提供一預(yù)先校準過的定子，(e)相對于上述定子提供系列轉(zhuǎn)子和重復(fù)步驟(a)至(c)以能獲得相應(yīng)相關(guān)轉(zhuǎn)子的電動機特性。
16.如權(quán)利要求2或6所述的方法，它還包括(d)獲取具有已知轉(zhuǎn)動慣量與電動機軸連接的慣性負載(14)的旋轉(zhuǎn)電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性，(e)處理空載電動機和電動機加慣性負載的相應(yīng)轉(zhuǎn)矩-速度特性以能測定電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。
17.如權(quán)利要求4和5所述的方法，其特征在于速度或轉(zhuǎn)矩的變化用于測量電動機的噪音。
18.如權(quán)利要求4和5所述的方法，其特征在于速度或轉(zhuǎn)矩的變化用于測量電動機的不平衡度和振動。
19.如權(quán)利要求2至18中任一所述的方法，它還包括(f)對旋轉(zhuǎn)電動機或電機的速度-時間特性進行傅里葉變換以能獲得速度頻譜，(g)對電動機或電動機加負載的速度頻譜進行分析以確定電動機或電動機加負載的振動，不平衡度，空氣噪音和振動轉(zhuǎn)矩。
20.如權(quán)利要求2至18中任一所述的方法，它還包括(h)對旋轉(zhuǎn)電動機或電機的轉(zhuǎn)矩-時間特性進行傅里葉變換以能獲得轉(zhuǎn)矩頻譜，(i)對電動機或電動機加負載的轉(zhuǎn)矩頻譜進行分析以確定電動機或電動機加負載的振動，不平衡度，空氣噪音和振動轉(zhuǎn)矩。
21.如權(quán)利要求3所述的方法，用于測定電動機加負載達到穩(wěn)定狀態(tài)速度后其在穩(wěn)定狀態(tài)過程中的振動轉(zhuǎn)矩，其特征在于步驟(c)包括(i)計算電動機加負載在穩(wěn)定狀態(tài)過程中的動態(tài)速度-時間特性的時間導(dǎo)數(shù)，(ii)將在(i)中獲得的時間導(dǎo)數(shù)乘以電動機加負載的轉(zhuǎn)動慣量以能獲得穩(wěn)定狀態(tài)中電動機加負載的動態(tài)速度-轉(zhuǎn)矩特性。
22.如權(quán)利要求2，4或5中任一所述的方法，包括獲得旋轉(zhuǎn)電動機在加速到穩(wěn)定狀態(tài)速度過程中的振動速度特性，還包括下列步驟(d)將高慣性飛輪與轉(zhuǎn)軸相連接以能故意地延遲達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間，(e)在獲得穩(wěn)定狀態(tài)特性之后，獲取速度變化的旋轉(zhuǎn)電動機的穩(wěn)定狀態(tài)的速度-時間特性，(f)放大所需范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動機的速度以能獲得有限時間幀中疊加在其上述振動速度特性上的速度-時間特性。
23.如權(quán)利要求2或5所述的方法，用于獲得旋轉(zhuǎn)電動機在穩(wěn)定狀態(tài)速度下的振動轉(zhuǎn)矩特性，它還包括下列步驟(g)對速度-時間曲線相對于時間進行微分，并乘以旋轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)動慣量以能獲得作為時間函數(shù)的變化轉(zhuǎn)矩。
24.使用權(quán)利要求3所述的方法，用于測試旋轉(zhuǎn)電動機加負載的實時穩(wěn)定狀態(tài)的振動，不平衡度，噪音或振動轉(zhuǎn)矩，包括(i)保持上述軸與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器連接一所需的時間段，(ii)在上述所需時間段的過程中不斷地實時測量電動機加負載旋轉(zhuǎn)過程中由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的上述相應(yīng)脈沖的時間周期，(iii)不斷地獲得旋轉(zhuǎn)電動機加負載的穩(wěn)定狀態(tài)合成的振動轉(zhuǎn)矩-速度或穩(wěn)定狀態(tài)速度能譜(圖20和21)或穩(wěn)定狀態(tài)合成轉(zhuǎn)矩能譜，(iv)確定(iii)中獲得的任一特性偏離其額定值的偏差。
25.如權(quán)利要求3所述的方法，用于測試空調(diào)機的工作性能，其特征在于電動機與空調(diào)機的風(fēng)扇相連接，包括下列步驟(b)使風(fēng)扇達到穩(wěn)定狀態(tài)速度，(c)獲得風(fēng)扇速度-時間特性，(d)對旋轉(zhuǎn)電動機加風(fēng)扇的速度-時間或轉(zhuǎn)矩-時間特性進行傅里葉變換以能獲得頻率速度能譜或頻率轉(zhuǎn)矩能譜，以用于測試振動、不平衡度或空氣噪音振動轉(zhuǎn)矩；以此突出空調(diào)機速度或轉(zhuǎn)矩中的頻率諧波(圖20)，該頻率諧波具有較高值，表示其質(zhì)量低。
26.如權(quán)利要求3所述的方法，用于測試具有可調(diào)節(jié)百葉窗以調(diào)節(jié)氣流方向的空調(diào)機的工作性能，其特征在于電動機與空調(diào)機的風(fēng)扇相連接，包括下列步驟(e)使風(fēng)扇達到穩(wěn)定狀態(tài)速度，(f)重復(fù)地調(diào)節(jié)百葉窗，獲得和顯示不同百葉窗位置風(fēng)扇的速度-時間特性；以此突出風(fēng)扇速度中的劇烈波動(圖23)，表示其質(zhì)量性能較低。
27.一種顯示根據(jù)權(quán)利要求2至26中任一獲得轉(zhuǎn)軸的速度或轉(zhuǎn)矩特性的方法，它還包括下列步驟(g)從已知開始采樣時間以有規(guī)律的時間間隔采樣所測量的速度或轉(zhuǎn)矩，(h)使用電壓示波器或頻譜分析器以上述有規(guī)律的時間間隔模擬地顯示上述所測量的作為時間或頻率函數(shù)的速度或轉(zhuǎn)矩采樣，(i)控制相對于時間或頻率的第一x軸尺度，同時使用電壓示波器或頻譜分析器以模擬方式采樣速度或轉(zhuǎn)矩，(j)使用電壓示波器或頻譜分析器以模擬方式控制相對于轉(zhuǎn)矩或速度幅值的一第二正交的y軸尺度。
28.一種測量轉(zhuǎn)軸(22)角旋轉(zhuǎn)的裝置(20)，該裝置包括一連接器，用于將軸與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)相連接，該編碼器能夠產(chǎn)生軸已知角旋轉(zhuǎn)的逆二進制邏輯狀態(tài)，這樣任一對順序的邏輯狀態(tài)對應(yīng)于軸的已知角旋轉(zhuǎn)，一對定時器(31，32)，用于測量由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)逆二進制邏輯狀態(tài)的相應(yīng)時間周期，一計算機(25)，它與定時器相連接，用于求和有關(guān)每個連續(xù)邏輯狀態(tài)的上述相應(yīng)時間周期以能獲得由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)數(shù)對邏輯狀態(tài)的累積經(jīng)過時間，以此獲得軸的角旋轉(zhuǎn)或其函數(shù)。
29.一種測試旋轉(zhuǎn)電動機(21)或其部件的裝置(20)，該裝置包括一連接器，用于將旋轉(zhuǎn)電動機的軸(22)與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)相連接，一電源(28)，用于在規(guī)定的時間內(nèi)向旋轉(zhuǎn)電動機供電；其特征在于數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)產(chǎn)生電動機已知角旋轉(zhuǎn)的逆二進制邏輯狀態(tài)，這樣任一對順序的邏輯狀態(tài)對應(yīng)于電動機的已知角旋轉(zhuǎn)，一對定時器(31，32)，用于測量電動機旋轉(zhuǎn)過程中的由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)數(shù)對邏輯狀態(tài)的相應(yīng)累積經(jīng)過時間，一與定時器相連接的計算機(25)，用于連續(xù)地接收其中之一的第一定時器的相應(yīng)時間周期，計算相關(guān)的時間周期，并啟動其中之一的第二定時器，累積由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)逆二進制邏輯狀態(tài)的相應(yīng)時間周期以能獲得旋轉(zhuǎn)電動機的動態(tài)速度特性，并用于使用空載旋轉(zhuǎn)電動機的動態(tài)速度-時間特性以獲得靜態(tài)轉(zhuǎn)矩速度(圖11)或動態(tài)轉(zhuǎn)矩速度(圖6)或穩(wěn)定狀態(tài)過程中的振動轉(zhuǎn)矩(圖10)或空載旋轉(zhuǎn)電動機穩(wěn)定狀態(tài)過程中的速度和轉(zhuǎn)矩頻譜(圖9)。
30.一種測試旋轉(zhuǎn)電動機(21)加負載的裝置(20)，該裝置包括一連接器，用于將加負載的旋轉(zhuǎn)電動機的軸(22)與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)相連接，一電源(28)，用于在規(guī)定的時間內(nèi)向旋轉(zhuǎn)電動機供電；其特征在數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器(23)產(chǎn)生電動機已知角旋轉(zhuǎn)的逆二進制邏輯狀態(tài)，這樣任一對順序的邏輯狀態(tài)對應(yīng)于電動機的已知角旋轉(zhuǎn)，一對定時器(31，32)，用于測量電動機加負載旋轉(zhuǎn)過程中的由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)數(shù)對邏輯狀態(tài)的相應(yīng)累積經(jīng)過時間，一與定時器相連接的計算機(25)，用于連續(xù)地接收其中之一的第一定時器的相應(yīng)時間周期，計算相關(guān)的時間周期，并啟動其中之一的第二定時器，累積由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的連續(xù)逆二進制邏輯狀態(tài)的相應(yīng)時間周期以能獲得旋轉(zhuǎn)電動機加負載的動態(tài)速度特性，并用于使用旋轉(zhuǎn)電動機加負載的動態(tài)速度-時間特性以獲得旋轉(zhuǎn)電動機加負載的合成靜態(tài)轉(zhuǎn)矩速度(圖12)或穩(wěn)定狀態(tài)合成振動轉(zhuǎn)矩速度或穩(wěn)定狀態(tài)速度頻譜(圖20或21)或穩(wěn)定狀態(tài)合成轉(zhuǎn)矩頻譜，這里，電動機加負載的合成轉(zhuǎn)矩等于電動機轉(zhuǎn)矩減去負載轉(zhuǎn)矩。
31.如權(quán)利要求29或30所述的裝置，還包括一與計算機相連接的顯示裝置(27)，用于圖解顯示由計算得出的特性。
32.如權(quán)利要求29所述的裝置，適用于消除瞬變效應(yīng)以能獲得電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性。
33.如權(quán)利要求30所述的裝置，適用于消除瞬變效應(yīng)以能獲得旋轉(zhuǎn)電動機加負載的合成靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-速度特性。
34.如權(quán)利要求29至33中任一所述的裝置，其特征在于定時器包括一振蕩器(31)，用于在其輸出端產(chǎn)生已知頻率的高頻時鐘脈沖，第一和第二計數(shù)器(32，33)，每個計數(shù)器具有與振蕩器輸出端相連接的時鐘輸入端(CLK)，每個計數(shù)器具有與軸編碼器(23)相連接的啟動輸入端(ENABLE)，相互響應(yīng)于逆二進制邏輯狀態(tài)以將軸編碼器的相應(yīng)邏輯狀態(tài)提供給相連接的計算機，以使計算機能計算逆邏輯狀態(tài)的累積時間周期，每個計數(shù)器具有一個相應(yīng)與計算機相連接的復(fù)位端(RST)以能使第一和第二計數(shù)器被復(fù)位。
35.如權(quán)利要求29至34中任一所述的用于顯示轉(zhuǎn)軸的速度或轉(zhuǎn)矩特性的裝置(40)，它還包括一采樣單元(41)，用于從已知開始采樣時間以有規(guī)律的時間間隔采樣所測量的速度或轉(zhuǎn)矩，一顯示器(42)用于使用電壓示波器或頻譜分析器以上述有規(guī)律的時間間隔模擬地顯示上述所測量的作為時間或頻率函數(shù)的速度或轉(zhuǎn)矩采樣，一控制屏(43)，用于控制相對于時間或頻率的第一x軸尺度和控制相對于轉(zhuǎn)矩或速度幅值的第二正交的y-軸尺度，同時使用電壓示波器或頻譜分析器以模擬方式采樣速度或轉(zhuǎn)矩。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于控制屏包括調(diào)節(jié)上述時間間隔的控制。
37.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于控制屏包括調(diào)節(jié)開始采樣時間的控制。
全文摘要
一種測量轉(zhuǎn)軸角旋轉(zhuǎn)的方法，它包括將軸與數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器相連接的步驟，該數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器能夠在相應(yīng)的連續(xù)時間間隔過程中產(chǎn)生連續(xù)的HIGH和LOW邏輯電平。該軸被旋轉(zhuǎn)，由數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的每個連續(xù)邏輯電平的相應(yīng)時間周期被累積以能獲得軸的角旋轉(zhuǎn)或其函數(shù)。這種方法產(chǎn)生與編碼器的占空系數(shù)中的容許誤差無關(guān)的精確結(jié)果。該方法可用于測試旋轉(zhuǎn)電機或其部件的性能以能獲得旋轉(zhuǎn)電機的速度－時間特性或其函數(shù)。
文檔編號G01M99/00GK1497257SQ0111681
公開日2004年5月19日 申請日期1999年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月16日
發(fā)明者梅納切·科恩, 艾爾·科恩, 梅納切 科恩, 科恩 申請人:M.E.A.電動機檢測有限公司