转矩转速及功率的测定.docx

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转矩转速及功率的测定

1.概述

ZJYWl微机型转矩转速仪是综合了相位测量技术、频率测量技术和微处理机技术的专用数字测量仪器。

本仪器和ZJ转矩转速传感器配套，可对各种大小的机械转动力矩和转速进行测量，显示平均转矩转速，并能运算显示出机械功率。

仪器内附的微型打印机能将这些数据一一打印出来。

在对转矩转迈量作瞬态变化测量时，本仪器有响应速度快的电压模拟量输出，供X、Y记录仪等进行记录，由于采用了微处理机的数字存贮技术，在测量采集到这些变化量后，还能一次一次地重演这些变化过程，并可将这些变化量的值一一打印出来。

2.照片（略）

3.技术指标

3．1整机参数

3．1．1使用环境：

温度为5-40~C，相对湿度不大干80％。

3．1．2使用电源：

电压为220V±10％、频率为50HZ的交流电源。

3．1．3功率消耗：

不大于35W。

3．1．4使用时间：

可连续使用24h，不需预热。

3．1．5外型尺寸mm：

440（长）X345（深）X119（高）e

3．1．6重量：

约7Kg。

3．2转矩测量参数

3．2．1输入信号：

来自ZJ转矩转速传感器。

3．2．2信号频率：

1OOHZ-32KHZ。

3．2．3信号幅度：

0．1V-6V（有效值）。

3．2．4输入阻抗：

约2．2Kcj。

3．2．5显示位数：

／j：

位LED数码管，自动处理小数点位置。

3．2．6采样时间：

约1S：

，

3．2．7量程设定：

可设定0.1、0.2、0.5、l、2、5、10、20、50、100200、500、1000、2000、5000、10000、20000、50000等18档量程。

超过量程160％时自动报警。

3．2．8系数设定：

0001-9999手动设置。

3．2．9转矩调零：

用五位数字拨盘开关手动调零，或用自动方式调零。

3．2．10信号指示：

当ZJ传感器信号大于50mV时有信号I、II指示灯发光．

说明仪器已经接收信号

3．2．11测量准确度：

折算成相位差±0．2。

3．3转速测量参数

3．3．1输入信号：

来自ZJ转矩转速传感器或外按转速电磁传感器。

3．3．2信号频率：

10Hz—50KHZ，，

3．3．3信号精度：

0.1V—6V（又效值）。

3．3．4输入阻抗：

外接转速信号输入端为10K。

3．3．5显示位数：

五位LED数码管。

3．3．6采样时间：

约1S。

3．3．7齿数没定：

可设定为60齿、120齿或180齿。

3．3．8设定转速：

可设定100、200、500、l000、2000、5000、10000

20000、50000r/min9档量程。

超速时自动报警。

3．3．9测量精度：

用ZJ传感器信号时0.05％。

3．4输山模拟最参数

3．4．1输出类型：

用D／A转换方式，电压模拟量。

3．4．2输出范围：

a.转矩：

转矩显示值为0时输出0V，转矩显示值为额定转矩时输+5V。

b．转速：

达到设定转速值时输出+5V。

3．4．3稳定性：

模拟量输出的零值及满量程+5V，在经校准后的三个月内，包括温度引起的影响，其偏移量均为小寸：

±25mV,，

3．4．4线性度：

0．5％（以满量程值计算）

3．4．5允许负载：

外接负载最小为lK

3．4．6响应速度：

小于30ms（包托20ms的采样时间及运算时间、转换时间）

3．4．7存贮能力：

可将采集列的转矩转速量存贮起来供重演变化过程或打印数值用，最多可存贮448对数据。

3．5打印机参数

3．5．1机头类型：

4针96点点阵式打印机。

3．5．2打印用纸：

宽44。

5mm~0.077mm的普通白纸卷，最大外径50mm．

3．5．3打印速度：

约1秒钟打印一行．

3．5．4误码率：

MCBF5~105行。

3．5．5色带盒：

可拆卸式色带盒，寿命约1×104行。

3．6功率测量参数

3．6．1功率单位：

千瓦。

3．6．2显示位数：

五位LED数码管，自动处理小数点位置。

3．6．3显示方式：

可选定显示功率或与转速分时显示。

4．结构概述及作用原理

4．1结构框图

4．2作用原理

4．2．1鉴相器

鉴相器的功能是检测来自转矩传感器的一对信号之间的相位差，并产生一连串宽度与相位差成正比的脉冲簇。

4．2．2转矩计数器

本仪器与常规的数字式转矩转速仪不同，拥有二个独立分开的计数器，计数器A计算得的数相当于两信号过零点之间的时间差T，计数器B计得的数相当于信号的周期T2。

为保证测量精度本仪器的采样闸门的启闭与转矩信号保持同步，因此采样时间随信号频率不同也会有轻微的变化。

4．2．3转速计数器

本仪器的转速计数器也拥有二个分开的计数器，一个计量输入信号的脉冲数C，另一个计量这c个脉冲所占有总时间T。

同转矩计数情况一样，采样闸门的启闭也与信号保持同步，因此采样时间随信号频率不同也会有轻微的变化。

4．2．4微处理机

微处理机为本仪器的核心，首先它根据判别功能选择开关送入的信号指挥各单元部件的动作，另外每采样一次，还要按下述公式作高速运算，运算结果送显示或打印。

其中：

转矩：

转速：

千瓦：

R；传感器额定转矩P：

传感器系数

Z：

调零开关设置值P：

传感器齿数

Δt=传感器使用温度与标定温度差

4．2．5D／A转换器

由微处理机算得的转矩转速值送至D／A转换器，可得到转矩转速的电压模拟如此得得到模拟量完全．与转矩转速的显示值相对应，对应于额定转矩和设定转速的满量程电止为+5V。

4．2．6显示单元

有二组分开：

的5位14.2mm（0.56英寸）字高的半导体发光器件数石马管，用于显示转矩、转速、千瓦的测量结果。

其中的一组固定显示转矩值，当转矩为负时有“－”符号指示。

另一组可通过面板上的选择开关决定是固定显示转速、千瓦、还是自动交替分时显示转速、千瓦。

它有相应的指示灯发光用于识别所显示的是哪—个测量值。

4．2．7报警单元

报警时同时有声、光及电接点信号发出，当转矩测量卜超过额定转矩的160％或转速测量值超过设定转速时，显示单元的各显示值前有“C”字符号点亮同时机箱内的风鸣声，接在后面板上输出插座上的一对继电器常开触点闭合。

5面板布置及各组件的作用

5．1面板布置：

见附图。

5．2各组件的作用

5．2．1前面板

1电源开关So向上为接通电源。

2启动按钮P1按下后仪器内微处理机的运行程序重新从头开始执行。

3消隐按钮P2控制仪器测量值的显示位数是4位还是5位，按一次会交替变化一次。

4调零开关Kl是5位数字拨盘开关，在手动调零时设置调零值用。

5控制开关S2可控制打印机将纸送出，在打印数据时可选择是采样一次打一次数掂还是采样七次后间断打印一次数据。

6控制开关S2决定5位显示数码管D2是固定显示转速还是功率值，或作交替分时显示。

7控制开关S3决定仪器的工作状态，是作检查所设定的传感器常数，还是作测量，还是作自校。

8控制开关S4决定仪器将测量运算结果只送显示单元，还是同时送显示和打印，还是送D／A转换器转换成电压模拟量输出。

9控制开关S5决定仪器的微处理机的数字运算，按调零公式还是按测量公式处理结果，按测量公式处理时多乘上额定转矩量程R，并白动处理小数点位置。

调零时又分手动调零或自动凋零，手动调零时Z值取自调零开关K1。

10控制开关S6此控制开关为用户增加特定功能而设置，开关在F1、F2、F3位置的意义待今后与用用户约定，未作过功能扩展的本仪器使用时只准将此放在F1位置上。

11数码管D25位LED数码管用于显示转速和千瓦测量值。

12指示灯L4是为用户增加特定功能而设置的备用指示灯，该灯点亮的意义有待与用户约定。

13指示灯L2当该灯点亮时，指示数码管D2的显示数为转速值。

14指示灯L3当该灯点亮时，指示数码管D2的显示数为千瓦量。

15数码管D15位LED数码管用于显示转矩测量值或在手动调零时显示剩余数。

16指示灯L1当该灯点亮时，指示数码管D2的显示数为转速量。

17指示灯L0有两只指示灯I、II点亮时分布指示仪器已接收来自转矩转速传感器送出的二个信号。

18打印机出纸口Pt内装微型打印机头，拉开小门科研更换用完的打印机卷。

5．2．2后面板

19电源输入插座P4为三芯电源插座，配用随机所附电源导线。

20保险丝座F为仪器220V电源总保险丝，配用5180。

75A玻璃管熔断丝。

21接线柱G为仪器机壳与大地连接的接线柱

22变压器B为仪器的电源变压器，外罩黑色防护罩

23散热器Z为仪器5V稳压电源的整流桥堆散热外壳，气温高时有微热属正常现象。

24输出插座P5为五芯电缆插座，用于输出转矩转速的电压模拟量以及报警时继电器的接点信号。

25常数设定开关组M。

由此送入传感器的额定转矩、系数、齿数及标定温度等常数，设定转速值根据所要求的超速报警值及转速模拟量到达满量程

时的转速值决定。

26输入插座P3为七芯电缆插座用于输入来自传感器的信号和外接转速传感器信号。

27控制开关s，用于控制转速信号究竟是在仪器内部同取自于传感器信号还是取自于外接转速传感器。

28室温开关K2为2位数字拨盘开关，可根据传感器使用场合的实际温度设置，仪器的微处理机根据送入的传感标定温度对转矩测量值自动作温度修正。

5．3输入输出插座的接点表

6．使用方法

6．1注意事项

6．1．1本机电源插座为三芯插座，其中一根地线必须良好接大地，绝不容许空着不接或与电源的中线并接。

否则除了会引进干扰信号外，还会造成仪器内部集成电路损坏。

必要时在仪器后背的接线柱G端用粗的导线接大地。

6．1．2本仪器在没有接收到传感器信号，即指示灯I、II不亮的情况下若控制开关s，不放在“常数”或“自校”位置而放在“测量”位置时有可能会停在某一状态下不再动作，这是正常的现象。

待收到传感器信号后会自动进入正常工作状态。

6．l．3传感器常数可通过仪器后背的传感器常数设定开关组M0设定，其中传感器系数可通过数字拨盘开关直接设置。

但要注意，本仪器的标准系数为8'000，而老仪器的标准系数为1600，因此老传感器铭牌卜系数值应予乘以5以后再设置入本仪器，否则会造成极大的测量误差。

6．1．4传感器的额定转矩、齿数。

标定温度及所要求设定的转速值可通过改变M0上三只双列直插开关各位接点的通断来设置。

双列直插开关为目前国际上通用的微型开关，经常用于现代仪器上作改变仪器的各种参量，具体各开关位置的设置及意义请详见下一节。

设置后的实际数值壳将s3开关放在“常数”位置时通过显示数码管D1、D2的显示数来核对，也可同时将s4开关放在“打印位置时由打印机将全部设置值打印出来。

只要改变过M0上各开关的一个位置必须要按一卞启动开关P2，新的常数才会进入仪器。

6．2测量前的准备

6．2．1向上开启电源开关So，此时二组LED数码管D1、D2应立即点亮，亚都应显示5位数。

若最后一位数未亮，可按一下“消隐”按钮Pl，即可显示出5位数。

注意开关sl及s4不要先拨置在“走纸”及“打印”或“绘图”位置上。

6．2．2将开关So拨到“自校”，开关S5拨到“自动”位置，此时二组LED数码管D1、D2应自动作00000、11111、……、99999轮番显示；矩形发光指示管“、L1、L2、L3、L4及所有数码管的小数点及两组数码管前的符号E和C文替点亮：

仪器内峰鸣器交替鸣声：

表示仪器的微机控制显示器的功能正常。

6．2．3将开关S3拨到“常数”位置，此时二组LED数码管会交替显示装在仪器背后的常数设定开关组M0上设定的一组传感器常数。

当转矩显示指示灯“及转速显示指示灯L2点亮时，显示数分别为所设定的转矩及转速值。

如10.000表示传感器为10Kef—m，05000表示5000r／min；L1及L2不亮时的显示数分别为传感器的不数、齿数和标定温度。

如08135表示系数为8135，

12018表示齿数为120，标定时温度为18ºC。

在测试前应将标在所配用传感器铭牌上的这些常数通过常数设定开关组M上各个分设开关，准确地送入仪器。

a．设定系数：

拨动“系数设定”拨盘开关，使开关上的设定值为传感器的标定系数值。

（对系数在l600左右的老系数应先乘以5再拨入。

）

b．设定额定转矩：

通过改变“转矩”双列直插微型开关上编号为2—6各位接点的通断，可设定传感器的额定转矩，从0.1—50000有18档量程，额定转矩值必须和传感器的额定值一致，否则测量值会完全不准确。

该“转矩”开关的第1位无作用可在通断的任一位置上，2、3位的组合决定量程值。

4、5、6位的组合决定倍率，其真值表如下：

为便于操怍者使用，今将设定各额定转矩的开关实际图形绘出如下，供对照执行。

c．设定齿数：

通过改变“转速”双列直插开关上编号为l、2两位接点的通断可设定传感器的卤数值，分60、120、180三档。

该齿数设定值必须与传感器铭牌—上标明的齿数值一致，否则轱速测量值完全不对。

l、2位开关组合的真值表如下。

设定各齿数值的开关实际图形绘出如下，供对照执行。

d．设定转速：

通过改变“转速”双列直插微型开关上编号为3－6各位接点的通断，可设定转速值，从100－50000有9档。

该转速值是由操作者根据测

该系统的超速报警要求或输出转速模拟量满量程电压时的转速值要求而设定，它不等于传感器铭牌上表明的最高转速值。

3、4位组合决定倍率，5、6位组合决定量程，其真值表如下：

设定各转速值时各开关的实际图形绘出如下，供对照执行

e.设定传感器的标定温度：

制造传感器扭力杆的材料其弹性模量受温度

变化，在传感器的铭牌上都标有标定温度值。

为满足高精度测量要求，本仪

对转矩测量值有自动温度补偿功能，为此需要将传感器的标定温度送入仪器。

通过改变“温度”双列直插微型开关编号为1—4位触点的通断，可设定传感器的标定温度值，从0—45℃每3℃为1档共分16档，其真值表如下。

设定各温度值的开关实际图形绘出如下，供对照执行。

当将传感器铭牌上的常数全部设置好后，可按一下“启动”按钮，新的数据即送入仪器，并在显示器上显示出来，请再核对—遍

6．2．4将传感器使用时的环境温度或传感器扭力杆的实际温度通过仪器后面板上的“室温”拨盘开关K2送入仪器，以便仪器对转矩测量值作自动温度修正。

若不希望作温度修正，只需将温值设置成与传感器的标定温度值一致即可，

6．2．5拉开仪器左侧的活动小门，即可见打印机头及装打印纸卷的支架。

仪器打印机使用的是44.5mm厚0.07mm的普通白纸卷，装纸卷时先拧下支架上的锁紧螺钉及限位园片。

拉开纸卷将打印机纸头用剪刀剪平并将两边剪一个小倒角后塞进打印机头的进纸口，然后将S1开关拨到“走纸”位置，待打印纸头从打印机出纸口Pt徐徐送小门，将S1开关拨回“连续”位置。

将纸卷装进支架轴上，并使卷绕平整再检查一下转动是否灵活后，装回定向圆片及锁紧螺钉，关上活动小门仪小门由磁门下门锁吸住。

6．2．6将S4开关拨到“打印”位置，打印机就开始打印，并行马达转动声响及打印机针头冲击打印纸的声响。

当S3开关拨在“自校”位置时，打印机应打印出“打印机正常”的字样。

当S3开关拨在“常数”位置时打印机应把所设置的传感器常数数值打印出来。

检查打印机打印正常后，将S4开关拨回“单显”位置。

6．2．7用随机相附的信号输入电缆线，将仪器和传感器连接起来，此时应使传感器的轴转动起来或开动传感器上部的驱动电机，以便传感器发出电讯号，若仪器面板上的发光二极管“I”、“II”已点亮，表示仪器已接收到传感器信号。

若有一只发光二极管不亮或二只发光二极管都不亮，表示仪器只接收到一个信号或二个信号都没收到，应仔细检查一下电缆线是否断路，接触是否良好。

6．2．8将仪器后面板上S7开关放在“内”位置，说明转速信号是取之于传感器信号，否则在无外接转速信号输入时，仪器的转速测量会显示0。

6．3转矩、转速及功率的测定

6．3．1仪器和传感器配合测量转矩转速，除了要正确设置好传感器的常数外，还需要在传感器不传递械功率时，正确作好调零，调零方法分手动调零和自动调零两种。

调零可以在将机械负载从传感器负载端卸下后开动原动机，或在开启传感器上部的驱动电机的情况下进行。

若要开启传感器的驱动电机要注意驱动电机的转向必须与原动机的转向相反。

6．3．2手动调零时，“调零”值通过拨盘开关设定，它的有点是一个测试系统作过一次“调零”后，调零值使在拨盘开关上保存，不受仪器电源关断的影响。

作手动调零时，“调零”拨盘开关先置全0，S3开关拨到“测量”位置，S4开关拨在“单显”位置，S5开关先拨在“调零”位置，此时转矩显示窗显示的是传感器在空载情况下出现的原始相位剩余值，通过改变“调零”拨盘开关的数值，将此剩余值调零至零。

拨盘开关上的数字增加1，残余值的相应位数数字就减1，当显示残余值前面出现“－”符号时，“调零”拨盘开关就应向数字减小方向调零。

当显示剩余值调至零后，将S5开关拨到“测量”位置后即可开始测量。

若仪器关机后再开机也必须要先将S5开关拨到“调零”位置后，再拨到“测量”位置，才能按调零拨盘开关上的调零值处理测量结果。

6．3．3用自动方式进行调零，操作比手动简单，调零值自动贮存进仪器内的微处理机，但关机后就会消失，因此，每次开启仪器后，要通过卸载或开动传感器上的驱动电机作一次调零。

自动调零时“调零”拨盘开关上已有的数字不会影响调零结果。

S3开关拨在“测量”，S4开关拨在“单显”，S5开关先拨在“自动”，当转矩显示窗显示全零时，调零即告完成。

将S5开关拨回“测量”时，便可进行正常测量。

6．3．4自动调零或手动调零方式的选择，是通过S5开关的操作次序来决定的。

S5开关先拨到“调零”再拨到“测量”，这是手动调零方式。

调零值取自“调零”拨盘开关。

S5开关拨到“自动”再拨到“测量”位置，这是自动调零方式。

这样操作后，即使原来有正常的测量转矩值，也会被重调至全零。

因此，一旦用自动方式调好零后，且勿再将S5开关向“调零”方向扳动。

6．3．5当S5开关在“调零”位置时，若转矩显示窗的显示数波动很大，应检查一下仪器与传感器的连接是否可靠，仪器的接地或电源系统的接地是否良好，传感器的安装是否合乎要求，传感器的卸载是否完全。

6．3．6仪器在作测量时，左边固定显示转矩，右边显示由S2开关决定是选择显示转速或千瓦还是作交替分时显示，并有相应的发光指示灯显示的究竟是哪一个测量值。

6．3．7需要打印测量结果时，只要将S4开关拨向“打印”即可，打印的数据就是显示值。

S1开关在“连续”位置时，每采样更换测量值一次就打印一行数据，在“间断”位置时，每采样更换测量值七次才打印一行数据。

测量数据前面的中文字头只有在接过“启动”按钮后的第一次打印时才会打印上。

6．3．8仪器显示值均为5位数，也可根据需要只显示4位数，按动前面板上的“消隐”按钮即可使显示只在4位数和5位数之间轮流切换。

6．4测量作动态变化的转矩转速测量

6．4．1仪器可将采样周期缩短值20mS，每秒可测得30个以下的转矩转速变化数据，这样就能测量一个变化过程中的转矩转速的变化量，但因测量时显示值变化太快肉眼无法观察，因此仪器就有转矩转速的电压模拟量输出，供X、Y记录仪绘制变化曲线用，仪器还能存这些变化量供打印和重绘曲线之用。

6．4．2当显示的转矩值达到传感器的额定值，转速值达到设定转速时，模拟量输出达满量程为+5V。

设定转速值的选择应尽可能和测试系统的实际转速最大值接近，这样绘出的转矩转速曲线有更细的分辨率。

如实际转速为1500r／min时应将没定转速定为2000r／min。

6．4．3用仪器随附的模拟量输出线将仪器和X、Y记录仪联起来，一般转矩模拟员按在Y轴，转速模拟量按在X轴。

当仪器的S3开关拨在“自校”位置，S4开关拨在“绘图”位置，仪器输出—套函数电压，供调整X、Y记录仪的标尺及试绘之用。

绘出的自校图形如下。

根据绘出图形，操作者可判断两个模拟量至X、Y端是否按正确。

要退出绘制自校曲线状态，只要将s4开关拨回到“单显”位置，并按一下前面板上的启动按钮。

6．4．4要测量及采样作动态变化的转矩转速量，应先按6.3条步骤，将仪器调整到正常测量状态，S2开关拨到“转速”位置，还必须先按一下“启动”按钮。

当一个变化过程开始时就把s，开关拨到“绘图”位置，模拟量立即开始有输出，显示器也随着转矩转速的变化而翻动，这些转矩转速量也同时被贮存起来。

仪器共可贮存488个变化数据，若贮存区已被贮满，仪器便自动退出20mS采样，进入正常测量，已采进的数据仍旧保持有效。

要采满488组数据至少可有14秒钟时间，这已足够将一般的变化过程测试下来。

当变化过程结束，转矩转速送入稳态后，就可将S4开关拨回到“单显”位置，采样过程结束，仪器也就回到正常测量状态。

6．4．5经过以上操作，只要不按动“启动”按钮，采集进仪器的数据就不会丢失供重现变化过程用。

a.将S4开关拨向“打印”，仪器的打印机就开始一组组打印采集进仪器的转矩转速数据。

采进几组就打印几组，打印完毕打印机就自动停下，将S4开关拨回“单显”位置。

b．将S4开关拨向“绘图”，经延迟几秒钟，仪器将采集进仪器的数据通过D／A转换器再现模拟量，供X、Y己录仪重绘转矩转速变化曲线用，延迟几秒钟的目的是让记录仪的记录笔有时间从原点走向曲线的起始点。

a、b操作可多次重复。

6．4．6以上获得的打丁印数据和X－Y记录仪绘制的曲线是相对应的。

供绘制曲线的模拟量电压分辩率为±0.39％打印数据的分辩率为±0.1％，第一次绘制的曲线受X-Y记录仪记录笔机械惯性影响，往往会把转矩转速突然变化处平滑化，这一点在按6．4．5节b方法重绘曲线时大有改善，但打印的数据更能如实反映实际变化。

此外，目前仪器的模拟量将正负转矩都作为正电压处理，而打印的数据把超过额定转矩、超过设定转速、及负向转矩的数据都正确

无误地记录下来。

6．4．7要重新开始测量一个新的变化过程，一定要按一下“启动”按钮，重复6．4.4步骤进行。

7．维护说明

7．1仪器后背220V电源的保险丝是0.75A，机箱内装在中间隔板上的保险丝是5A，电源线路板上单只保险丝座上的是2A，两只并排安装保险丝座上的是0.75A。

7．2若打印机打印字迹太淡，可拧下仪器左测小门出纸口上部两只半沉头螺钉，卸下机头，更换打印机色带盒，色带盒型号为日本EPSON公司ERC-05或在色带盒的油墨辊上滴上几滴专用油墨，专用油墨可向我厂联系。

8随机附件

a电源线l根

b打印纸卷2卷

c使用说明书1本

d信号输入电缆线上对

c模拟量输山线1对

fO．75A~5X18熔丝管4根

S2A~5X18熔丝竹2根

h5A05X18熔丝管2根

i产品合格证1份

9．保管及免费修理期限

9．1仪器及附件应在制造厂原包装条件下，在室内保存，其环境温度为0～40ºC相对湿度不超过85％，且在空气中不应含有足以引起腐蚀的有害物质。

9．2仪器和附件自制造厂发货日期起18个月内，当用户在完全遵守：

标准以及制造厂使用说明书所规定的运输、保管、安装及使用规则的情况下，如发现仪其或部件不符合标准要求时，制造厂应负责免费给予修理。

本产品执行企业标准：

Q／YXYBl3—91ZJYWl微机型转矩转速仪