专利名称：无源转速计数装置及其计数方法
技术领域：
本发明涉及旋转物体的转速计数设备领域技术，尤其是指一种结构简单、使用 安全、应用范围广泛的无源转速计数装置及其计数方法。
背景技术：
当前，对旋转物体的转速测量与计数基本通过各种转速传感器来实现，转速传 感器的种类繁多、应用极广，其原因是在自动控制系统和自动化仪表中大量使用各种电 机，在不少场合下对低速(如每小时一转以下)、高速(如每分钟数十万转)、稳速(如 误差仅为万分之几)和瞬时速度的精确测量有严格的要求。常用的转速传感器有磁电感应式、光电效应式、霍尔效应式、磁阻效应式、介 质电磁感应式等。另外还有间接测量转速的转速传感器如加速度传感器(通过积分运 算，间接导出转速)，位移传感器通过微分运算，间接导出转速)，等等。测速发电机和 某些磁电传感器在线性区域，可以直接通过交流有效值转换，来测量转速；大多数都输 出脉冲信号(近似正弦波或矩形波)。针对脉冲信号测转速的方法有频率积分法(也 就是F/V转换法，其直接结果是电压或电流)，和频率运算法(其直接结果是数字)。上述现有的转速传感器结构，虽可提供给使用者基本的转速测量功能，确实具 有进步性，但是在实际使用时却发现其自身结构和使用性能上仍存在有诸多不足，造成 现有的转速传感器在实际应用上，未能达到最佳的使用效果和工作效能，现将其缺点归 纳如下首先，现有的转速传感器中，无论是磁电感应式、光电效应式、霍尔效应式、 磁阻效应式，还是介质电磁感应式，为达成其测量功能，它们在靠近待测物之转动部分 的感应元件上都需要直接通入电源，如此所带来的问题是一方面该感应元件极易受到 待测物中电子信号的电磁等干扰，进而影响感应元件的运行稳定性和测量精度，及不能 适用于强电磁干扰环境；另一方面感应元件中通入的电源给测量过程中的用电安全带来 隐患，同时亦限制了转速传感器之使用环境的应用范围，不能适用于高温、低温或水下 等恶劣环境。其次，现有的转速传感器测量精度都不高，由于待测物(例如电机)的自 身性能和组装品质的差异，待测物上转动部件在旋转的过程中，常常会伴随有轴向窜动 及径向晃动等各种不稳定现象，然而，现有转速传感器均是单一模式测量结构，无法对 前述不稳定现象进行补偿或校正，进而使转速之测量精确性存在有局限性。
发明内容
本发明主要目的是克服传统之转速传感器所存在的安全性不佳、易受干扰和测 量精确度不高的不足，提供一种无源转速计数装置及其计数方法，使转速测量无干扰、 测量精度高且无源更安全，适合高温、低温、水下及强电磁干扰等恶劣环境下的转动特 性测量。为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案一种无源转速计数装置，包括
至少一光纤传输通路，该光纤传输通路包括有一发送光纤和一接收光纤，该发 送光纤通过发送芯线发射光信号，该接收光纤通过接收芯线接收上述发送光纤发出的光 信号；一安装于待测之转速输出装置的转速输出轴上的转盘，该转盘阻隔于前述发送 光纤与接收光纤之间的光路上，转盘上设置有至少一组贯穿孔，该组贯穿孔中所有贯穿 孔位于同一圆上，该圆的圆心即为转盘的旋转轴心，该发送光纤的发射头和接收光纤的 接收头彼此正对的分别位于转盘上贯穿孔的两侧；转盘转动的过程中，该贯穿孔间歇性 接通发送光纤与接收光纤之间的光路；一用于处理前述接收光纤所接收到的光信号而计算出转速的处理模块，前述发 送光纤和接收光纤分别连接于该处理模块的光发射端和光接收端。优选的，进一步包括两组或两组以上的前述贯穿孔组，这些贯穿孔组分别分布 于不同直径的同心圆上，且针对每一组贯穿孔设置有对应的光纤传输通路。一种无源转速计数方法，在待测之转速输出装置的转速输出轴上安装一转盘， 并利用该转盘来阻隔于光纤传输通路中，转盘随转速输出轴旋转的过程中，由转盘上的 位于同一圆心的贯穿孔组间歇性接通光纤传输通路之发送光纤与接收光纤之间的光路， 然后利用处理模块处理前述接收光纤所接收到的光信号而计算出转速。优选的，在前述转盘上设置位于不同圆心上的两组或两组以上的贯穿孔，并针 对每一组贯穿孔设置一光纤传输通路，然后利用处理模块对该多个光纤传输通路中的转 速数据进行综合分析计算出平均转速值而获得更精确之转速。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方 案可知一、其主要系利用光纤通路结合带有贯穿孔的转盘来实现转速的感测，一方 面，由于光纤系利用光的传输，而非电传输，其无需在靠近待测物之转动部分的光发射 与接收头上通入电源，可以完全杜绝用电危险，实现了更为安全的无源侦测，使本发明 可以适用于水下等环境中旋转装置的转速侦测；另一方面，由于光纤通路具有优越的抗 电磁干扰性，不易受到待测物中电子信号的电磁等干扰，因而可保证其速度侦测的稳定 性，提高侦测精度；再者，由于光纤通路还具有优越的全光性、绝缘性、耐高低温性 等特点，使本发明的应用范围更广而可适合高温、低温等各种恶劣环境下的转动特性测 量。二、其利用多个光纤通路与多组贯穿孔的结合来进行测量，由此，可以同时获 得感测之多组转速数据，然后对该多组转速数据进行综合分析计算，实现一种全新的综 合测量模式，取代传统的单一测量模式。如此可以将待测物上转动部件在旋转的过程中 的轴向窜动及径向晃动等不稳定因素进行补偿与校正，使侦测之转速更为精确化、高质量化。为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本 发明进行详细说明
图1是本发明之实施例的结构原理示意图2是本发明之实施例中转盘的正视图。
附图标识说明
10、转速输出装置221、222、贯穿孔组
11、转速输出轴201、202、光传传输通路
20、无源转速计数装置23、发送光纤
21、处理模块231、发射头
211、光发射端24、接收光纤
212、光接收端241、接收头
2具体实施例方式请参照图1和图2所示，其显示出了本发明之一较佳实施例的具体结构，包括转 速输出装置10和无源转速计数装置20，该转速输出装置10利用其转速输出轴11将旋转 动能输出。该无源转速计数装置20则用于针对该转速输出轴11的转动侦测，以获得该 转速输出装置10的即时旋转特性数据信息。具体而言，本实施例之无源转速计数装置20包括有处理模块21、转盘22和两个 光纤传输通路201、202。其中，该处理模块21用于处理下述接收光纤24所接收到的光 信号而计算出转速。该两个光纤传输通路201、202中的每个光纤传输通路结构相同，均包括有一发 送光纤23和一接收光纤24，该发送光纤23通过发送芯线发射光信号，该接收光纤24通 过接收芯线接收上述发送光纤23发出的光信号。且发送光纤23和接收光纤24的一端分 别连接于前述处理模块21的光发射端211和光接收端212，发送光纤23的另一端具有一 发射头231，接收光纤24的另一端具有一接收头241。转盘22安装于待测之转速输出装置10的转速输出轴11上，随该转速输出轴11 同步旋转。转盘22阻隔于前述发送光纤23与接收光纤24之间的光路上，本实施例之转 盘22上设置有两组贯穿孔221、222，如图2所示，每组贯穿孔221、222包括有12个贯穿 孔，这些贯穿孔间距均勻地分布于同一圆上，且该圆的圆心即为转盘22的旋转轴心；而 两组贯穿孔221、222中的贯穿孔中心分别分布于不同直径的的同心圆上。当然贯穿孔的 数量不仅仅局限于图中所示的12个，其只要满足两个或两个以上即可，具体数量依实际 产品测量精度之需要而定，原则上来说，每组中的贯穿孔愈多，其测量精度自然愈高。该发送光纤23的发射头231和接收光纤24的接收头241分别位于转盘22的两 侧彼此正对，并该发射头231和接收头241系固定于前述两组贯穿孔221、222的同心圆 位置，与各组贯穿孔对应。使用过程中，由该转速输出装置10驱动其转速输出轴11旋转，该转速输出轴11 进一步带动转盘22旋转，转盘22转动的过程中，该贯穿孔间歇性接通发送光纤23与接 收光纤24之间的光路；该处理模块21根据光路的通断状况进行统计与计算，并得出该转 盘22的旋转即时性数据。其中，本实施例中的两组光纤传输通路201、202分别侦测转 盘22之不同直径位置的转速，也就是说处理模块利用该两组光纤传输通路201、202可以 分别获得两组数据，利用该两组数据，处理模块21可以进行综合性处理而获得平均转速值，从而使其对转速的侦测更为精确。综上所述，本发明的设计重点在于一、其主要系利用光纤通路结合带有贯穿孔的转盘来实现转速的感测，一方 面，由于光纤系利用光的传输，而非电传输，其无需在靠近待测物之转动部分的光发射 与接收头上通入电源，可以完全杜绝用电危险，实现了更为安全的无源侦测，使本发明 可以适用于水下等环境中旋转装置的转速侦测；另一方面，由于光纤通路具有优越的抗 电磁干扰性，不易受到待测物中电子信号的电磁等干扰，因而可保证其速度侦测的稳定 性，提高侦测精度；再者，由于光纤通路还具有优越的全光性、绝缘性、耐高低温性 等特点，使本发明的应用范围更广而可适合高温、低温等各种恶劣环境下的转动特性测 量。二、其利用多个光纤通路与多组贯穿孔的结合来进行测量，由此，可以同时获 得感测之多组转速数据，然后对该多组转速数据进行综合分析计算，实现一种全新的综 合测量模式，取代传统的单一测量模式。如此可以将待测物上转动部件在旋转的过程中 的轴向窜动及径向晃动等不稳定因素进行补偿与校正，使侦测之转速更为精确化、高质量化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限 制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修 饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种无源转速计数装置，其特征在于包括至少一光纤传输通路，该光纤传输通路包括有一发送光纤和一接收光纤，该发送 光纤通过发送芯线发射光信号，该接收光纤通过接收芯线接收上述发送光纤发出的光信 号；一安装于待测之转速输出装置的转速输出轴上的转盘，该转盘阻隔于前述发送光纤 与接收光纤之间的光路上，转盘上设置有至少一组贯穿孔，该组贯穿孔中所有贯穿孔位 于同一圆上，该圆的圆心即为转盘的旋转轴心，该发送光纤的发射头和接收光纤的接收 头彼此正对的分别位于转盘上贯穿孔的两侧；转盘转动的过程中，该贯穿孔间歇性接通 发送光纤与接收光纤之间的光路；一用于处理前述接收光纤所接收到的光信号而计算出转速的处理模块，前述发送光 纤和接收光纤分别连接于该处理模块的光发射端和光接收端。
2.根据权利要求1所述的无源转速计数装置，其特征在于进一步包括两组或两组 以上的前述贯穿孔组，这些贯穿孔组分别分布于不同直径的同心圆上，且针对每一组贯 穿孔设置有对应的光纤传输通路。
3.—种无源转速计数方法，其特征在于在待测之转速输出装置的转速输出轴上安 装一转盘，并利用该转盘来阻隔于光纤传输通路中，转盘随转速输出轴旋转的过程中， 由转盘上的位于同一圆心的贯穿孔组间歇性接通光纤传输通路之发送光纤与接收光纤之 间的光路，然后利用处理模块处理前述接收光纤所接收到的光信号而计算出转速。
4.根据权利要求3所述的无源转速计数方法，其特征在于在前述转盘上设置位于 不同圆心上的两组或两组以上的贯穿孔，并针对每一组贯穿孔设置一光纤传输通路，然 后利用处理模块对该多个光纤传输通路中的转速数据进行综合分析计算出平均转速值而 获得更精确之转速。
全文摘要
本发明涉及旋转物体的转速计数设备领域技术，尤其是指一种无源转速计数装置及其计数方法，使转速测量无干扰、测量精度高且无源更安全，适合高温、低温、水下及强电磁干扰等恶劣环境下的转动特性测量。其包括有处理装置、光纤传输通路和转盘，其中，该光纤传输通路包括有一发送光纤和一接收光纤，该发送光纤通过发送芯线发射光信号，该接收光纤通过接收芯线接收上述发送光纤发出的光信号；转盘安装于待测之转速输出装置的转速输出轴上，该转盘阻隔于前述发送光纤与接收光纤之间的光路上，转盘上设置有至少一组贯穿孔，转盘转动的过程中，该贯穿孔间歇性接通发送光纤与接收光纤之间的光路；处理模块用于处理前述接收光纤所接收到的光信号而计算出转速。
文档编号G01P3/486GK102012435SQ20101050465
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者吴文军, 唐晟 申请人:东莞市华鹰电子有限公司, 深圳华鹰世纪光电技术有限公司