CN114994354A - 金属工件转速检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属工件转速检测装置及其检测方法，该检测装置包括：两个电刷、匀强磁场发生器、微电流检测电路单元；两个电刷，其中一个电刷的一端与金属工件的边缘接触，另一个电刷的一端与金属工件的中心接触；微电流检测电路单元分别与两个电刷的另一端连接；两个电刷、金属工件及微电流检测电路单元构成电流回路；微电流检测电路单元用于检测并采集电流回路的感应电流，并基于该感应电流计算转换获得金属工件的实时转速；匀强磁场发生器用于向电流回路提供匀强磁场。采用本发明的金属工件转速检测装置可以实现实时测量旋转金属物体的转速，对于实时转速需求场景具有重要作用；且基本可以摆脱对被测量物体特性的依赖。
Description
技术领域
本发明涉及工件转速检测技术领域，特别是涉及一种金属工件转速检测装置及其检测方法。
背景技术
转速是性能测试中的一个重要特性参量，机械装置的许多特性参数离不开转速相关的函数。转速检测是测量物体旋转的速度，转速检测是工业生产各个领域的要点。
目前检测物体转速的方法大致分为：磁敏式、激光式、磁电式、电容式、变磁阻式等，其中，磁敏式为感知磁性物体的存在或者磁性强度检测转速，被检测物体必须具备电磁特性；激光式利用激光反射原理，获得转子转动的信号，被检测物体需要拥有标记物存在；磁电式将转角位移转换成电信号供计数器计数，能测量各种导磁材料如：如齿轮、叶轮、带孔(或槽、螺钉)圆盘的转速及线速度；电容式需要有面积变化或介质变化；变磁阻式具有三种基本类型，电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器，需要有磁阻或磁通变化。
以上检测物体转速的方法检测出来的转速基本为平均值，不属于实时转速，且对被测物体的特性(例如需要被检测物具备电磁特性、被检测物需要拥有标记物存在等)与形状等具有一定的要求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属工件转速检测装置及其检测方法，用于解决现有技术中检测物体转速的方法只能检测物体的平均值且依赖于检测物体的特性等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种金属工件转速检测装置，所述金属工件转速检测装置包括：两个电刷、匀强磁场发生器、微电流检测电路单元；
两个所述电刷，其中一个所述电刷的一端与金属工件的边缘接触，另一个所述电刷的一端与所述金属工件的中心接触；
所述微电流检测电路单元分别与两个所述电刷的另一端连接；两个所述电刷、所述金属工件及所述微电流检测电路单元构成电流回路；所述微电流检测电路单元用于检测并采集所述电流回路的感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速；
所述匀强磁场发生器用于向所述电流回路提供匀强磁场。
可选地，所述匀强磁场发生器设置于两个所述电刷连线的所述金属工件的上方或下方。
可选地，所述电刷为碳刷。
可选地，所述微电流检测电路单元包括取样单元、微电流放大电路单元、计算单元及显示单元；所述取样单元用于采集所述电流回路的电流；所述微电流放大电路单元用于对所述电流进行放大；所述计算单元用于基于放大的所述电流通过内部算法计算出所述金属工件的实时转速；所述显示单元用于将所述实时转速进行显示。
进一步地，所述微电流检测电路单元还包括曲线标定与校准单元，以对所述实时转速进行偏差补偿。
可选地，所述匀强磁场发生器为蹄形磁体或平行放置的线圈。
可选地，所述金属工件为厚度均匀的圆形金属工件。
可选地，所述金属工件的材料包括铁、铁合金、铜及铜合金中的至少一种。
本发明还提供一种金属工件转速检测装置的检测方法，所述检测方法包括：
提供如上任意一项所述的金属工件转速检测装置；
所述金属工件旋转，所述电流回路切割所述匀强磁场的磁感线，产生电动势，进而产生所述感应电流；
所述微电流检测电路单元检测并采集所述感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速。
可选地，获得所述实时转速后还包括对所述实时转速进行显示的步骤。
如上所述，本发明提供一种金属工件转速检测装置及其检测方法，该检测装置包括：两个电刷、匀强磁场发生器、微电流检测电路单元；两个所述电刷，其中一个所述电刷的一端与金属工件的边缘接触，另一个所述电刷的一端与所述金属工件的中心接触；所述微电流检测电路单元分别与两个所述电刷的另一端连接；两个所述电刷、所述金属工件及所述微电流检测电路单元构成电流回路；所述微电流检测电路单元用于检测并采集所述电流回路的感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速；所述匀强磁场发生器用于向所述电流回路提供匀强磁场。采用本发明的金属工件转速检测装置可以实现实时测量旋转金属物体的转速，对于实时转速需求场景具有重要作用；且基本可以摆脱对被测量物体特性的依赖。
附图说明
图1显示为本发明的金属工件转速检测装置的简易结构示意图。
元件标号说明
10 电刷
11 匀强磁场发生器
12 微电流检测电路单元
13 金属工件
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据实际需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种金属工件转速检测装置，所述金属工件转速检测装置包括：两个电刷10、匀强磁场发生器11、微电流检测电路单元12；
两个所述电刷10，其中一个所述电刷10的一端与金属工件13的边缘接触，另一个所述电刷10的一端与所述金属工件13的中心接触；
所述微电流检测电路单元12分别与两个所述电刷10的另一端连接；两个所述电刷10、所述金属工件13及所述微电流检测电路单元12构成电流回路；所述微电流检测电路单元12用于检测并采集所述电流回路的感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件13的实时转速；
所述匀强磁场发生器11用于向所述电流回路提供匀强磁场。
本实施例的金属工件转速检测装置的工作过程采用法拉第电磁感应定律进行解释，感应电流的产生用通量法则进行计算：假设金属工件13从中心至边缘的距离为R，金属工件13的转动角速度为ω，匀强磁场的场强为B，金属工件13在dt时间内转过的角度和面积分别为dθ与dA，则在该回路的磁通量变化为
所以动生电动势
即通过动生电动势产生的感应电流即可反馈金属工件的转动角速度为ω，由此得到金属工件的实时转速。基于此，采用本实施例的金属工件转速检测装置可以实现实时测量旋转金属物体的转速，对于实时转速需求场景具有重要作用；且基本可以摆脱对被测量物体特性的依赖。
这里需要说明的是，由两个所述电刷10、所述金属工件13及所述微电流检测电路单元12构成的电流回路中切割磁感线的部分为两个电刷10连线之间部分的金属工件13，切割磁感线的金属部分的电阻遵循电阻的一般计算公式，所以其电阻值与电刷的横截面积有关，具体根据所选择的电刷来确定。
作为一较佳示例，本实施例的金属工件13适合使用厚度均匀且为圆形的金属工件，如此可以有效降低电阻值的计算复杂度，从而降低微电流检测电路单元的运算复杂度。所述金属工件的材料可以为现有任意适合的导电工件，例如铁、铁合金、铜及铜合金中的至少一种，即可以为铁材质的金属工件、铁合金材质的金属工件、铜材质的金属工件或铜合金的金属工件；也可以为铁材质、铁合金材质、铜材质及铜合金材质构成的叠层金属工件，例如铁材质层与铜材质层的叠层构成的金属工件、铁合金材质层与铜合金材质层的叠层构成的金属工件等等。
作为示例，所述匀强磁场发生器11设置于两个所述电刷10连线的所述金属工件13的上方或下方，以在两个所述电刷10连线的所述金属工件13上形成匀强磁场。本实施例中不限制该匀强磁场的方向，可以是垂直金属工件表面向下的匀强磁场或向上的匀强磁场。所述匀强磁场发生器11可以选择现有常见的匀强磁场发生器结构，例如蹄形磁体两磁极间的磁场、相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时中间区域的磁场或通电螺线管内部的磁场等等。
所述电刷10可以选择现有常见的碳刷，但也不限于此，其他导电电刷亦可。
作为示例，所述微电流检测电路单元12包括取样单元、微电流放大电路单元、计算单元及显示单元；所述取样单元用于采集所述电流回路的电流；所述微电流放大电路单元用于对所述电流进行放大；所述计算单元用于基于放大的所述电流通过内部算法计算出所述金属工件的实时转速；所述显示单元用于将所述实时转速进行显示。较佳地，所述微电流检测电路单元12还包括曲线标定与校准单元，以对所述实时转速进行偏差补偿，提高检测精确度。
基于以上提出的金属工件转速检测装置，本实施例还提供一种该装置的检测方法，所述检测方法包括：
提供如上所述的金属工件转速检测装置；
所述金属工件旋转，所述电流回路切割所述匀强磁场的磁感线，产生电动势，电动势产生所述感应电流；
所述微电流检测电路单元检测并采集所述感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速。
该检测方法基于法拉第电磁感应定律予以实现，两个电刷10与金属工件13接触，则两个电刷10连线下所在的金属工件13切割磁感线产生动生电动势，该动生电动势进而形成感应电流，感应电流的大小与金属工件13的实时转动角速度一一对应，因此可以通过感应电流反馈金属工件13的实时转动角速度，进而得出金属工件13的实时转速。
作为示例，还可在微电流检测电路单元12设置显示电单元，以在获得金属工件13的实时转速后，实现对实时转速的显示，便于方便及时观察。
综上所述，本发明提供一种金属工件转速检测装置及其检测方法，该检测装置包括：两个电刷、匀强磁场发生器、微电流检测电路单元；两个所述电刷，其中一个所述电刷的一端与金属工件的边缘接触，另一个所述电刷的一端与所述金属工件的中心接触；所述微电流检测电路单元分别与两个所述电刷的另一端连接；两个所述电刷、所述金属工件及所述微电流检测电路单元构成电流回路；所述微电流检测电路单元用于检测并采集所述电流回路的感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速；所述匀强磁场发生器用于向所述电流回路提供匀强磁场。采用本实施例的金属工件转速检测装置可以实现实时测量旋转金属物体的转速，对于实时转速需求场景具有重要作用；且基本可以摆脱对被测量物体特性的依赖。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种金属工件转速检测装置，其特征在于，所述金属工件转速检测装置包括：两个电刷、匀强磁场发生器、微电流检测电路单元；
两个所述电刷，其中一个所述电刷的一端与金属工件的边缘接触，另一个所述电刷的一端与所述金属工件的中心接触；
所述微电流检测电路单元分别与两个所述电刷的另一端连接；两个所述电刷、所述金属工件及所述微电流检测电路单元构成电流回路；所述微电流检测电路单元用于检测并采集所述电流回路的感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速；
所述匀强磁场发生器用于向所述电流回路提供匀强磁场。
2.根据权利要求1所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述匀强磁场发生器设置于两个所述电刷连线的所述金属工件的上方或下方。
3.根据权利要求1所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述电刷为碳刷。
4.根据权利要求1所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述微电流检测电路单元包括取样单元、微电流放大电路单元、计算单元及显示单元；所述取样单元用于采集所述电流回路的电流；所述微电流放大电路单元用于对所述电流进行放大；所述计算单元用于基于放大的所述电流通过内部算法计算出所述金属工件的实时转速；所述显示单元用于将所述实时转速进行显示。
5.根据权利要求4所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述微电流检测电路单元还包括曲线标定与校准单元，以对所述实时转速进行偏差补偿。
6.根据权利要求1所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述匀强磁场发生器为蹄形磁体或平行放置的线圈。
7.根据权利要求1所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述金属工件为厚度均匀的圆形金属工件。
8.根据权利要求1所述的金属工件转速检测装置，其特征在于：所述金属工件的材料包括铁、铁合金、铜及铜合金中的至少一种。
9.一种金属工件转速检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
提供如权利要求1～8中任意一项所述的金属工件转速检测装置；
所述金属工件旋转，所述电流回路切割所述匀强磁场的磁感线，产生电动势，进而产生所述感应电流；
所述微电流检测电路单元检测并采集所述感应电流，并基于该感应电流计算转换获得所述金属工件的实时转速。
10.根据权利要求9所述的金属工件转速检测装置的检测方法，其特征在于：获得所述实时转速后还包括对所述实时转速进行显示的步骤。
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