專利名稱：無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置及其計數(shù)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速計數(shù)設備領域技術，尤其是指一種結(jié)構(gòu)簡單、使用 安全、應用范圍廣泛的無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置及其計數(shù)方法。
背景技術：
當前，對旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速測量與計數(shù)基本通過各種轉(zhuǎn)速傳感器來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速傳 感器的種類繁多、應用極廣，其原因是在自動控制系統(tǒng)和自動化儀表中大量使用各種電 機，在不少場合下對低速(如每小時一轉(zhuǎn)以下)、高速(如每分鐘數(shù)十萬轉(zhuǎn))、穩(wěn)速(如 誤差僅為萬分之幾)和瞬時速度的精確測量有嚴格的要求。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有磁電感應式、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(jié)果是電壓或電流)，和頻率運算法(其直接結(jié)果是數(shù)字)。上述現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)，雖可提供給使用者基本的轉(zhuǎn)速測量功能，確實具 有進步性，但是在實際使用時卻發(fā)現(xiàn)其自身結(jié)構(gòu)和使用性能上仍存在有諸多不足，造成 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速傳感器在實際應用上，未能達到最佳的使用效果和工作效能，現(xiàn)將其缺點歸 納如下首先，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速傳感器中，無論是磁電感應式、光電效應式、霍爾效應式、 磁阻效應式，還是介質(zhì)電磁感應式，為達成其測量功能，它們在靠近待測物之轉(zhuǎn)動部分 的感應元件上都需要直接通入電源，如此所帶來的問題是一方面該感應元件極易受到 待測物中電子信號的電磁等干擾，進而影響感應元件的運行穩(wěn)定性和測量精度，及不能 適用于強電磁干擾環(huán)境；另一方面感應元件中通入的電源給測量過程中的用電安全帶來 隱患，同時亦限制了轉(zhuǎn)速傳感器之使用環(huán)境的應用范圍，不能適用于高溫、低溫或水下 等惡劣環(huán)境。其次，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速傳感器測量精度都不高，由于待測物(例如電機)的自 身性能和組裝品質(zhì)的差異，待測物上轉(zhuǎn)動部件在旋轉(zhuǎn)的過程中，常常會伴隨有軸向竄動 及徑向晃動等各種不穩(wěn)定現(xiàn)象，然而，現(xiàn)有轉(zhuǎn)速傳感器均是單一模式測量結(jié)構(gòu)，無法對 前述不穩(wěn)定現(xiàn)象進行補償或校正，進而使轉(zhuǎn)速之測量精確性存在有局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是克服傳統(tǒng)之轉(zhuǎn)速傳感器所存在的安全性不佳、易受干擾和測 量精確度不高的不足，提供一種無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置及其計數(shù)方法，使轉(zhuǎn)速測量無干擾、 測量精度高且無源更安全，適合高溫、低溫、水下及強電磁干擾等惡劣環(huán)境下的轉(zhuǎn)動特 性測量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術方案一種無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置，包括
至少一光纖傳輸通路，該光纖傳輸通路包括有一發(fā)送光纖和一接收光纖，該發(fā) 送光纖通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號，該接收光纖通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)出的光 信號；一安裝于待測之轉(zhuǎn)速輸出裝置的轉(zhuǎn)速輸出軸上的轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤阻隔于前述發(fā)送 光纖與接收光纖之間的光路上，轉(zhuǎn)盤上設置有至少一組貫穿孔，該組貫穿孔中所有貫穿 孔位于同一圓上，該圓的圓心即為轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸心，該發(fā)送光纖的發(fā)射頭和接收光纖的 接收頭彼此正對的分別位于轉(zhuǎn)盤上貫穿孔的兩側(cè)；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的過程中，該貫穿孔間歇性 接通發(fā)送光纖與接收光纖之間的光路；一用于處理前述接收光纖所接收到的光信號而計算出轉(zhuǎn)速的處理模塊，前述發(fā) 送光纖和接收光纖分別連接于該處理模塊的光發(fā)射端和光接收端。優(yōu)選的，進一步包括兩組或兩組以上的前述貫穿孔組，這些貫穿孔組分別分布 于不同直徑的同心圓上，且針對每一組貫穿孔設置有對應的光纖傳輸通路。一種無源轉(zhuǎn)速計數(shù)方法，在待測之轉(zhuǎn)速輸出裝置的轉(zhuǎn)速輸出軸上安裝一轉(zhuǎn)盤， 并利用該轉(zhuǎn)盤來阻隔于光纖傳輸通路中，轉(zhuǎn)盤隨轉(zhuǎn)速輸出軸旋轉(zhuǎn)的過程中，由轉(zhuǎn)盤上的 位于同一圓心的貫穿孔組間歇性接通光纖傳輸通路之發(fā)送光纖與接收光纖之間的光路， 然后利用處理模塊處理前述接收光纖所接收到的光信號而計算出轉(zhuǎn)速。優(yōu)選的，在前述轉(zhuǎn)盤上設置位于不同圓心上的兩組或兩組以上的貫穿孔，并針 對每一組貫穿孔設置一光纖傳輸通路，然后利用處理模塊對該多個光纖傳輸通路中的轉(zhuǎn) 速數(shù)據(jù)進行綜合分析計算出平均轉(zhuǎn)速值而獲得更精確之轉(zhuǎn)速。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術方 案可知一、其主要系利用光纖通路結(jié)合帶有貫穿孔的轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的感測，一方 面，由于光纖系利用光的傳輸，而非電傳輸，其無需在靠近待測物之轉(zhuǎn)動部分的光發(fā)射 與接收頭上通入電源，可以完全杜絕用電危險，實現(xiàn)了更為安全的無源偵測，使本發(fā)明 可以適用于水下等環(huán)境中旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速偵測；另一方面，由于光纖通路具有優(yōu)越的抗 電磁干擾性，不易受到待測物中電子信號的電磁等干擾，因而可保證其速度偵測的穩(wěn)定 性，提高偵測精度；再者，由于光纖通路還具有優(yōu)越的全光性、絕緣性、耐高低溫性 等特點，使本發(fā)明的應用范圍更廣而可適合高溫、低溫等各種惡劣環(huán)境下的轉(zhuǎn)動特性測 量。二、其利用多個光纖通路與多組貫穿孔的結(jié)合來進行測量，由此，可以同時獲 得感測之多組轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，然后對該多組轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進行綜合分析計算，實現(xiàn)一種全新的綜 合測量模式，取代傳統(tǒng)的單一測量模式。如此可以將待測物上轉(zhuǎn)動部件在旋轉(zhuǎn)的過程中 的軸向竄動及徑向晃動等不穩(wěn)定因素進行補償與校正，使偵測之轉(zhuǎn)速更為精確化、高質(zhì)量化。為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本 發(fā)明進行詳細說明


圖1是本發(fā)明之實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖2是本發(fā)明之實施例中轉(zhuǎn)盤的正視圖。
附圖標識說明
10、轉(zhuǎn)速輸出裝置221、222、貫穿孔組
11、轉(zhuǎn)速輸出軸201、202、光傳傳輸通路
20、無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置23、發(fā)送光纖
21、處理模塊231、發(fā)射頭
211、光發(fā)射端24、接收光纖
212、光接收端241、接收頭
2具體實施例方式請參照圖1和圖2所示，其顯示出了本發(fā)明之一較佳實施例的具體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn) 速輸出裝置10和無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置20，該轉(zhuǎn)速輸出裝置10利用其轉(zhuǎn)速輸出軸11將旋轉(zhuǎn) 動能輸出。該無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置20則用于針對該轉(zhuǎn)速輸出軸11的轉(zhuǎn)動偵測，以獲得該 轉(zhuǎn)速輸出裝置10的即時旋轉(zhuǎn)特性數(shù)據(jù)信息。具體而言，本實施例之無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置20包括有處理模塊21、轉(zhuǎn)盤22和兩個 光纖傳輸通路201、202。其中，該處理模塊21用于處理下述接收光纖24所接收到的光 信號而計算出轉(zhuǎn)速。該兩個光纖傳輸通路201、202中的每個光纖傳輸通路結(jié)構(gòu)相同，均包括有一發(fā) 送光纖23和一接收光纖24，該發(fā)送光纖23通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號，該接收光纖24通 過接收芯線接收上述發(fā)送光纖23發(fā)出的光信號。且發(fā)送光纖23和接收光纖24的一端分 別連接于前述處理模塊21的光發(fā)射端211和光接收端212，發(fā)送光纖23的另一端具有一 發(fā)射頭231，接收光纖24的另一端具有一接收頭241。轉(zhuǎn)盤22安裝于待測之轉(zhuǎn)速輸出裝置10的轉(zhuǎn)速輸出軸11上，隨該轉(zhuǎn)速輸出軸11 同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤22阻隔于前述發(fā)送光纖23與接收光纖24之間的光路上，本實施例之轉(zhuǎn) 盤22上設置有兩組貫穿孔221、222，如圖2所示，每組貫穿孔221、222包括有12個貫穿 孔，這些貫穿孔間距均勻地分布于同一圓上，且該圓的圓心即為轉(zhuǎn)盤22的旋轉(zhuǎn)軸心；而 兩組貫穿孔221、222中的貫穿孔中心分別分布于不同直徑的的同心圓上。當然貫穿孔的 數(shù)量不僅僅局限于圖中所示的12個，其只要滿足兩個或兩個以上即可，具體數(shù)量依實際 產(chǎn)品測量精度之需要而定，原則上來說，每組中的貫穿孔愈多，其測量精度自然愈高。該發(fā)送光纖23的發(fā)射頭231和接收光纖24的接收頭241分別位于轉(zhuǎn)盤22的兩 側(cè)彼此正對，并該發(fā)射頭231和接收頭241系固定于前述兩組貫穿孔221、222的同心圓 位置，與各組貫穿孔對應。使用過程中，由該轉(zhuǎn)速輸出裝置10驅(qū)動其轉(zhuǎn)速輸出軸11旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)速輸出軸11 進一步帶動轉(zhuǎn)盤22旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤22轉(zhuǎn)動的過程中，該貫穿孔間歇性接通發(fā)送光纖23與接 收光纖24之間的光路；該處理模塊21根據(jù)光路的通斷狀況進行統(tǒng)計與計算，并得出該轉(zhuǎn) 盤22的旋轉(zhuǎn)即時性數(shù)據(jù)。其中，本實施例中的兩組光纖傳輸通路201、202分別偵測轉(zhuǎn) 盤22之不同直徑位置的轉(zhuǎn)速，也就是說處理模塊利用該兩組光纖傳輸通路201、202可以 分別獲得兩組數(shù)據(jù)，利用該兩組數(shù)據(jù)，處理模塊21可以進行綜合性處理而獲得平均轉(zhuǎn)速值，從而使其對轉(zhuǎn)速的偵測更為精確。綜上所述，本發(fā)明的設計重點在于一、其主要系利用光纖通路結(jié)合帶有貫穿孔的轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的感測，一方 面，由于光纖系利用光的傳輸，而非電傳輸，其無需在靠近待測物之轉(zhuǎn)動部分的光發(fā)射 與接收頭上通入電源，可以完全杜絕用電危險，實現(xiàn)了更為安全的無源偵測，使本發(fā)明 可以適用于水下等環(huán)境中旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速偵測；另一方面，由于光纖通路具有優(yōu)越的抗 電磁干擾性，不易受到待測物中電子信號的電磁等干擾，因而可保證其速度偵測的穩(wěn)定 性，提高偵測精度；再者，由于光纖通路還具有優(yōu)越的全光性、絕緣性、耐高低溫性 等特點，使本發(fā)明的應用范圍更廣而可適合高溫、低溫等各種惡劣環(huán)境下的轉(zhuǎn)動特性測 量。二、其利用多個光纖通路與多組貫穿孔的結(jié)合來進行測量，由此，可以同時獲 得感測之多組轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，然后對該多組轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進行綜合分析計算，實現(xiàn)一種全新的綜 合測量模式，取代傳統(tǒng)的單一測量模式。如此可以將待測物上轉(zhuǎn)動部件在旋轉(zhuǎn)的過程中 的軸向竄動及徑向晃動等不穩(wěn)定因素進行補償與校正，使偵測之轉(zhuǎn)速更為精確化、高質(zhì)量化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術范圍作任何限 制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修 飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置，其特征在于包括至少一光纖傳輸通路，該光纖傳輸通路包括有一發(fā)送光纖和一接收光纖，該發(fā)送 光纖通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號，該接收光纖通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)出的光信 號；一安裝于待測之轉(zhuǎn)速輸出裝置的轉(zhuǎn)速輸出軸上的轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤阻隔于前述發(fā)送光纖 與接收光纖之間的光路上，轉(zhuǎn)盤上設置有至少一組貫穿孔，該組貫穿孔中所有貫穿孔位 于同一圓上，該圓的圓心即為轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸心，該發(fā)送光纖的發(fā)射頭和接收光纖的接收 頭彼此正對的分別位于轉(zhuǎn)盤上貫穿孔的兩側(cè)；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的過程中，該貫穿孔間歇性接通 發(fā)送光纖與接收光纖之間的光路；一用于處理前述接收光纖所接收到的光信號而計算出轉(zhuǎn)速的處理模塊，前述發(fā)送光 纖和接收光纖分別連接于該處理模塊的光發(fā)射端和光接收端。
2.根據(jù)權利要求1所述的無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置，其特征在于進一步包括兩組或兩組 以上的前述貫穿孔組，這些貫穿孔組分別分布于不同直徑的同心圓上，且針對每一組貫 穿孔設置有對應的光纖傳輸通路。
3.—種無源轉(zhuǎn)速計數(shù)方法，其特征在于在待測之轉(zhuǎn)速輸出裝置的轉(zhuǎn)速輸出軸上安 裝一轉(zhuǎn)盤，并利用該轉(zhuǎn)盤來阻隔于光纖傳輸通路中，轉(zhuǎn)盤隨轉(zhuǎn)速輸出軸旋轉(zhuǎn)的過程中， 由轉(zhuǎn)盤上的位于同一圓心的貫穿孔組間歇性接通光纖傳輸通路之發(fā)送光纖與接收光纖之 間的光路，然后利用處理模塊處理前述接收光纖所接收到的光信號而計算出轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權利要求3所述的無源轉(zhuǎn)速計數(shù)方法，其特征在于在前述轉(zhuǎn)盤上設置位于 不同圓心上的兩組或兩組以上的貫穿孔，并針對每一組貫穿孔設置一光纖傳輸通路，然 后利用處理模塊對該多個光纖傳輸通路中的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進行綜合分析計算出平均轉(zhuǎn)速值而 獲得更精確之轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速計數(shù)設備領域技術，尤其是指一種無源轉(zhuǎn)速計數(shù)裝置及其計數(shù)方法，使轉(zhuǎn)速測量無干擾、測量精度高且無源更安全，適合高溫、低溫、水下及強電磁干擾等惡劣環(huán)境下的轉(zhuǎn)動特性測量。其包括有處理裝置、光纖傳輸通路和轉(zhuǎn)盤，其中，該光纖傳輸通路包括有一發(fā)送光纖和一接收光纖，該發(fā)送光纖通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號，該接收光纖通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)出的光信號；轉(zhuǎn)盤安裝于待測之轉(zhuǎn)速輸出裝置的轉(zhuǎn)速輸出軸上，該轉(zhuǎn)盤阻隔于前述發(fā)送光纖與接收光纖之間的光路上，轉(zhuǎn)盤上設置有至少一組貫穿孔，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的過程中，該貫穿孔間歇性接通發(fā)送光纖與接收光纖之間的光路；處理模塊用于處理前述接收光纖所接收到的光信號而計算出轉(zhuǎn)速。
文檔編號G01P3/486GK102012435SQ20101050465
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者吳文軍, 唐晟 申請人:東莞市華鷹電子有限公司, 深圳華鷹世紀光電技術有限公司