转速传感器校准中存在问题的讨论

在实际的校准过程中，转速表和转速传感器从概念、信号输出的类型等看都不同，故原先的转速表检定规程从检定项目、检定设备等都不能完全满足传感器的检定要求。

1.概念

转速表:测量各种旋转物体转速的仪器仪表称为转速表。

转速传感器:感受物体的移动，并将转速转化为与其成相应关系的电信号输出的传感器。

2.信号输出

转速表按照工作原理可分为六类:离心式、定时式、磁感应式、电动式、频闪式和电子计数式。一般可通过指针或数显直接读取测得转速或频率值。

转速传感器是测量转速最核心和基本的部分，按其原理可以分为:磁电式、电涡流式、电容式、光电式、霍尔式、测速发电机等，以霍尔式和电涡流式转速传感器应用最为广泛。转速传感器一般输出脉冲信号，需要用测量仪器读取频率值或转速值。

故二者区别主要在于转速传感器没有可直接读取转速值的二次显示仪表。转速传感器的输出为模拟信号或数字信号，可通过数字多用表等仪器测量。

3.检定或性能评定的方法

(1)转速表

转速表的检定依据是JJG105-2000，该规程的适用范围为转速表，转速表是机械行业必备的仪器之一，用来测量电机的转速、线速度或频率，可直接读取测得转速或频率值。转速表的检定项目主要包括外观及附件检查、示值误差、示值变动性、回程误差、摆幅率等。

(2)转速传感器

目前没有专门针对转速传感器的检定或校准方面的规程或规范，仅在早些年编制了行业技术标准JB/T814-1995《频率信号输出型转速传感器性能的评定方法》。它规定了频率信号输出型转速传感器性能评定用的实验方法和评定报告的内容，不能用于传感器的检定或校准依据。

三、转速传感器测量和校准方法的讨论

1.转速传感器的测量方法

转速传感器虽然按照原理不同有很多分类，但其大多都输出脉冲信号(近似正弦波或矩形波)，针对脉冲信号测转速的方法有:

(1)频率积分法

其基本方法为F/V转换法，该方法输出为电压或电流，只要通过频率和电流的转换(集成电路)就能与电流或电压输入型的指针表和数字表匹配。

目前，常用的集成电路其转换准确度可优于1%，但在低频测量时该方法便无能为力，此时可采用单片机或FPGA，做F/D和D/A转换，其转换准确度在0.05%～0.5%之间，量程从0～2Hz到0～20kHz。

(2)频率运算法

其直接结果是数字，在显示准确度、可靠性、成本和使用灵活性上有一定要求时，就可直接采用脉冲频率运算型转速仪。在频率运算方法中，有定时计数法(测频法)、定数计时法(测周法)和同步计数计时法。

定时计数法(测频法)在测量上有±1的误差，低速时误差较大；定数计时法(测周法)也有±1个时间单位的误差，在高速时，误差也很大。同步计数计时法综合了上述两种方法的优点，在整个测量范围都达到了很高的准确度，万分之五以上的转速测量仪表基本都采用这种方法。

2.转速传感器的校准方法

目前针对各类型传感器的校准项目，主要从传感器的非线性、重复性、迟滞性等角度进行计量，通常是对传感器输出的直流量进行分析。由于转速传感器输出一般为脉冲信号，故不能采取上述校准项目。

由于没有专门针对转速传感器的检定规程或校准规范，为应对当前传感器的校准，本实验室采取转速表检定规程中的部分检定项目，具体校准和误差计算方法仍依据原规程，建议针对传感器的校准项目如下:(1)基本误差；(2)示值变动性；(3)回程误差。

3.实例与数据

针对转速传感器的校准，本实验室采用的计量标准为转速标准装置，测量不确定度为Ur=5×10-5(k=3)，校准系统框图如图1所示，被校传感器为美国本特利公司生产的电涡流式转速传感器，型号为330105-02-12-10-02-05/330130-080-01-05/330180-90-05。

将传感器固定在安装夹具上，传感器测头与齿轮盘间隙约为1mm，或者观察输出电压约-9V，以上下行程为1个循环，一共测量3个循环，上下行程为电机正反转的切换。测量数据如表1所示。