11.2. Электрические тахометры

Существуют разнообразные способы для определения частоты вращения электрическими средствами измерения.

Принципиально различные методы измерения могут быть разделены на две основные группы: аналоговые и дискретные. Различие этих двух методов обусловлено в основном применяемыми измерительными преобразователями (датчиками). Однако по техническим и экономическим причинам выбор того или иного из этих методов зависит от применения тех или иных показывающих приборов, хотя использование соответствующих согласующих элементов позволяет перейти от одного способа измерения к другому. Достоинством как аналогового, так и дискретного способов является возможность размещения показывающего прибора на расстоянии от места измерения, т.е. дистанционное измерение частоты вращения. При аналоговом методе с измерительного преобразователя скорости (датчика скорости) снимается выходной сигнал в виде напряжения (или тока), пропорционального измеряемой скорости. Чаще всего в качестве таких преобразователей применяют генераторы переменного тока, так называемые тахогенераторы переменного тока. Их особое достоинство заключается в том, что в них нет подвижных токонесущих деталей и поэтому они работают практически без износа.

При дискретном методе измерения частота вращения определяется подсчетом числа импульсов, создаваемых при каждом обороте за единицу времени, или числа единиц времени между двумя импульсами. Съем данных измерения может осуществляться механически (в результате срабатывания контактов), но основное преимущество дискретного метода заключается в возможности бесконтактной передачи данных (индуктивной, фотоэлектрической) и, как следствие, устранение износа трущихся частей и в высокой точности. Так как в основу этого метода измерения положен цифровой принцип, то, как правило, используется цифровая индикация и обработка данных измерения.

Значительно удобнее как по возможности использования для измерения различных физических эффектов, так и по возможности дальнейшей обработки измерительных сигналов являются электрические тахометры. Под ними понимаются все тахометры, дающие на выходе электрический сигнал. Сюда относятся, в частности, различные типы тахогенераторов, которые должны быть жестко связаны с объектом измерения и, как и механические тахометры, приводимые во вращение энергией, потребляемой от объекта измерения. Они вырабатывают непрерывный сигнал, пропорциональный частоте вращения объекта измерений, и могут быть также с успехом использованы для определения изменений частоты вращения.

Еще большие возможности использования различных физических эффектов дают электрические тахометры, взаимодействующие с объектом измерения без непосредственного контакта с вращающимся телом и потребляющие от объекта незначительное количество энергии, либо работающие совсем без затраты энергии объекта. Связь такого тахометра с объектом измерения осуществляется индукционным, магнитным или фотоэлектрическим путем. Такие тахометры пригодны для измерения вплоть до очень высоких скоростей и на очень малых объектах. Их достоинством является дистанционная передача выходных сигналов. Частота импульсов, снимаемых с таких тахометров, пропорциональная частоте вращения, менее восприимчива к помехам, чем напряжение, пропорциональное частоте вращения. Тахометры этого типа, как правило, требуют источник вспомогательной электрической энергии. Между чувствительным элементом прибора, воспринимающим измеряемую величину, и его выходным устройством находятся элементы согласования, преобразующие измерительный сигнал в форму, пригодную для дистанционной передачи измеренной величины.

Общим для всех электрических тахометров является возможность дистанционной передачи результатов измерений и их контроля и протоколирования совместно с результатами измерения других параметров. Возможно преобразование выходного сигнала в цифровой код, допускающий дальнейшую обработку в вычислительных машинах. В заключение следует также отметить возможность стробоскопического измерения частоты вращения. Хотя стробоскопический эффект используется преимущественно для исследования характера движения вращающихся тел, однако он может быть использован и для измерения частоты вращения. Это мобильный, лишенный обратной реакции на объект способ измерения.

Для бесконтактного измерения частоты вращения могут применяться ручные приборы преимущественно с аналоговой или цифровой индикацией. В таких приборах съем сигнала осуществляется оптическим методом, для чего на вращающуюся деталь наносят светлую метку.