轉(zhuǎn)速計(jì)量的基本概念及轉(zhuǎn)速表的精度等級(jí)

安民軍

[摘 ?要]隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提升，轉(zhuǎn)速計(jì)量的應(yīng)用范圍越來越廣泛，各個(gè)部門都需要加大轉(zhuǎn)速計(jì)量和轉(zhuǎn)速表細(xì)節(jié)的深入研究探討，不斷完善轉(zhuǎn)速計(jì)量的技術(shù)應(yīng)用。文章主要介紹了轉(zhuǎn)速計(jì)量的基本概念，并且對(duì)轉(zhuǎn)速表的精度等級(jí)進(jìn)行了全面分析，以此不斷提升我國的綜合發(fā)展水平。

[關(guān)鍵詞]轉(zhuǎn)速計(jì)量 ?基本概念 ?轉(zhuǎn)速表 ?精度等級(jí)

中圖分類號(hào)：TH824.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2016）24-0377-01

1 轉(zhuǎn)速計(jì)量測(cè)試的基本概念

1.1 轉(zhuǎn)速和角速度

轉(zhuǎn)速和角速度都是描述物體旋轉(zhuǎn)速度快慢的物理量，這是他們存在的共同點(diǎn)。而這兩個(gè)量的明顯不同之處在于角速度應(yīng)用用于低速范圍，轉(zhuǎn)速則應(yīng)用于中高速范圍。好速度的上線和轉(zhuǎn)速的下線沒有明確的界限，角速度的上線達(dá)到20弧度/秒以上，角速度的下線達(dá)到1轉(zhuǎn)/分以下。角速度是失量，它的方向可用右螺旋鉆來確定，即若物體轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與右螺旋鉆的方向一致，則鉆頭的方向就是角速度的方向。

1.2 轉(zhuǎn)速與頻率

按照國際單位制把轉(zhuǎn)速看成旋轉(zhuǎn)頻率是符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的，轉(zhuǎn)速和頻率都是描述單位時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)的次數(shù)，存在的明顯不同之處是轉(zhuǎn)速通常體現(xiàn)為每分鐘的轉(zhuǎn)速，頻率體現(xiàn)為每秒鐘的周波數(shù)，因此轉(zhuǎn)速量值直接與頻率量值進(jìn)行對(duì)比，利用標(biāo)準(zhǔn)頻率值復(fù)制轉(zhuǎn)速值，建立轉(zhuǎn)速計(jì)量最高標(biāo)準(zhǔn)。

2 各種轉(zhuǎn)速計(jì)量?jī)x器的分類

用于測(cè)量轉(zhuǎn)速的儀器統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)速表，在轉(zhuǎn)速計(jì)量測(cè)試中由于對(duì)測(cè)量精度、使用條件和場(chǎng)合、安裝連接方法的要求不同，而在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面使用著各種不同類型的轉(zhuǎn)速表，根據(jù)原理主要分為以下幾種：

（1）機(jī)械式轉(zhuǎn)速表：包括離心式轉(zhuǎn)速表;定時(shí)式轉(zhuǎn)速表;振動(dòng)式轉(zhuǎn)速表等。

（2）磁電式轉(zhuǎn)速表：包括磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速表;電動(dòng)式轉(zhuǎn)速表;電脈沖式轉(zhuǎn)速表等。

（3）頻閃式轉(zhuǎn)速表：包括度盤讀數(shù)頻閃式轉(zhuǎn)速表;數(shù)字顯示頻閃式轉(zhuǎn)速表;機(jī)械頻閃式轉(zhuǎn)速表等。

（4）電子計(jì)數(shù)式轉(zhuǎn)速表：包括手持電子計(jì)數(shù)式轉(zhuǎn)速表;由電子計(jì)數(shù)器和轉(zhuǎn)速傳感器組成的轉(zhuǎn)速表。

按照安裝連接方式，可分為固定式轉(zhuǎn)速表和便捷式轉(zhuǎn)速表兩種。固定式轉(zhuǎn)速表安裝在某種機(jī)器設(shè)備上，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與被測(cè)轉(zhuǎn)速的軸相連接，當(dāng)機(jī)器工作時(shí)指示相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，可以隨時(shí)用來測(cè)量各種轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)速。按照方式轉(zhuǎn)速表可分為接觸式的和非接觸式的兩種。接觸式的轉(zhuǎn)速表與被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸直接接觸，非接觸轉(zhuǎn)速表不與被測(cè)軸接觸，而是通過光電傳感器從旋轉(zhuǎn)軸上接收與轉(zhuǎn)速相關(guān)的光電訊號(hào)或磁電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。按照讀數(shù)方式轉(zhuǎn)速表可分為度盤式、數(shù)字顯示式、頻閃象式和記錄式。以上幾種分類方法，按照結(jié)構(gòu)原理分類為主。

3 轉(zhuǎn)速計(jì)量測(cè)試中常用的名詞術(shù)語

轉(zhuǎn)速表的示值范圍，系指其所顯示或指示的最低轉(zhuǎn)速值到最高轉(zhuǎn)速值的范圍，轉(zhuǎn)速表的測(cè)量范圍、系指在允許誤差限內(nèi)被測(cè)轉(zhuǎn)速的范圍。轉(zhuǎn)速的限量，系指多量限轉(zhuǎn)速表每一量限的測(cè)速范圍。轉(zhuǎn)速表的基本誤差，系指轉(zhuǎn)速表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的誤差。各種帶表盤的轉(zhuǎn)速表（定時(shí)轉(zhuǎn)速表除外），其基本誤差用引用誤差（即滿刻度誤差）來評(píng)定，計(jì)算公式如下：N一被檢表相應(yīng)量限的上限值（轉(zhuǎn)/分）。轉(zhuǎn)速表的附加誤差系指由于轉(zhuǎn)速表出現(xiàn)定的正常工作條件所增加的誤差。如某些轉(zhuǎn)速表由于環(huán)境溫度超出規(guī)定條件所產(chǎn)生的附加誤差。轉(zhuǎn)速表的示值變動(dòng)性系指在測(cè)量條件不做任何改變的情況下對(duì)同一被測(cè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量的最大差值。瞬時(shí)轉(zhuǎn)速值系指各種表盤式轉(zhuǎn)速表（定時(shí)轉(zhuǎn)速表除外）指針指示的瞬時(shí)值以及電子計(jì)數(shù)式轉(zhuǎn)速表測(cè)量時(shí)間為1秒或小于1秒所測(cè)的轉(zhuǎn)速值。平均轉(zhuǎn)速值（對(duì)于電子計(jì)數(shù)式轉(zhuǎn)速表、定時(shí)轉(zhuǎn)速表）系指測(cè)量時(shí)間大于1秒小于或等于60秒所測(cè)得轉(zhuǎn)速值.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置的校準(zhǔn)證書，其轉(zhuǎn)速的擴(kuò)展不確定度為1×10-4（k=3），故：？u1= 500× r/min=0.0167r/min？數(shù)字轉(zhuǎn)速表測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u2的評(píng)定。？

采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。將標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置調(diào)至500r/min，對(duì)被測(cè)轉(zhuǎn)速表（型號(hào)EMT260C）連續(xù)讀取并記錄10次，得出10個(gè)測(cè)量值（單位：r/min）：？

500.00、500.00、500.01、499.99、499.99、？

500.00、500.00、499.99、500.00、500.01。？

= 4999.999 r/min？單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：？= 0.00737865 r/min≈0.0074 r/min？實(shí)際示值誤差計(jì)算時(shí)，以10次測(cè)量值的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果，可得到：？u2= =0.0023r/min？數(shù)字轉(zhuǎn)速表分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3 的評(píng)定。？被測(cè)轉(zhuǎn)速表（型號(hào)EMT260C）在500r/min時(shí)的分辨力為0.01r/min，設(shè)讀數(shù)變化區(qū)間的半寬度為分辨力的一半，且為均勻分布（k= ）則分辨力引起的不確度分量u3：？u3= =0.0029r/min？數(shù)字轉(zhuǎn)速表示值誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4 的評(píng)定。在測(cè)量點(diǎn)500r/min處，轉(zhuǎn)速表的示值誤差 = - =-0.001r/min。將其看做允許誤差，進(jìn)行B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，按均勻分布，則u4=r/min=0.0006r/min？依據(jù)JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，如果由重復(fù)性導(dǎo)出的不確定度分量小于從測(cè)量裝置的分辨率引入的不確定度分量，此時(shí)應(yīng)該由后者代替重復(fù)性。因此計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度時(shí)u2 ，u4可略去不計(jì)。？合成不確定度：

主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（測(cè)量點(diǎn)500r/min）

4 結(jié)語

為了使轉(zhuǎn)速測(cè)量器的測(cè)量性能更好，在軟件設(shè)計(jì)中采用了改進(jìn)的“M”法測(cè)量原理，將所要測(cè)量的轉(zhuǎn)速分段并且不同轉(zhuǎn)速段對(duì)應(yīng)的檢測(cè)時(shí)間不同，建立轉(zhuǎn)速預(yù)估值和檢測(cè)時(shí)間關(guān)系的對(duì)應(yīng)表。分段時(shí)間長(zhǎng)短依據(jù)轉(zhuǎn)速的大小而定，為保證精度，設(shè)定每次計(jì)算時(shí)所采集的輸入脈沖個(gè)數(shù)不少于十個(gè)，然后應(yīng)用軟件估計(jì)一個(gè)最鄰近值，通過對(duì)轉(zhuǎn)速計(jì)量和轉(zhuǎn)速表的深入研究，促進(jìn)我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

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