CN217466958U - 测速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测速装置，包括气体管路、压差检测仪和第一控制器，气体管路设有恒流阀，气体管路具有出气端，出气端用于朝转动的被测物体输出气体，压差检测仪用于检测气体在被测物体上的气压差，第一控制器与压差检测仪电性连接，第一控制器能够基于气压差得到被测物体的转速。恒流阀使得气体管路的出气端输出流量恒定的气流，气流冲向转动的被测物体；由于被测物体在转动，转动的被测物体带动气流流动，而压差检测仪检测气流在被测物体上的气压差，进而使第一控制器根据气压差计算得到被测物体的转速；由于气压差是实时检测得到，因此基于气压差得到的转速也是实时的，对被测物体并不要求电磁特性、导磁材料以及形状等。

Description

测速装置

技术领域

本实用新型涉及工件测速技术领域，特别是涉及一种测速装置。

背景技术

传统的物体转速检测方法主要分为磁敏式、激光式、磁电式、电容式和变磁阻式等。其中：磁敏式主要通过感知磁性物体的存在或磁性强度来检测转速，要求被测物体具备电磁特性；激光式主要利用激光反射原理获得转子的转动信号，要求被检测物体具有标记物；磁电式主要将转角位移转换为电信号，以供计数器计数，要求被检测物体的材料为导磁材料，例如可以进行齿轮、叶轮、带孔(或槽、螺钉)圆盘的转速及线速度检测；电容式要求被测物体的面积有变化或介质变化；变磁阻式主要利用电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器检测转速，要求被测物体具有磁阻或磁通变化。

然而，这些检测方式检测出来的转速多为平均值，而非实时转速，且对被测物体均有特定要求，应用要求高。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种测速装置；该测速装置能够测得实时转速，且对被测物体的要求低。

其技术方案如下：

一个实施例提供了一种测速装置，包括：

气体管路，所述气体管路设有恒流阀，所述气体管路具有出气端，所述出气端用于朝转动的被测物体输出气体；

压差检测仪，所述压差检测仪用于检测气体在所述被测物体上的气压差；

第一控制器，所述第一控制器与所述压差检测仪电性连接，所述第一控制器能够基于所述气压差得到所述被测物体的转速。

上述测速装置，气体管路能够通入气体，恒流阀使得气体管路的出气端输出流量恒定的气流，气流冲向转动的被测物体；由于被测物体在转动，转动的被测物体带动气流流动，而压差检测仪检测气流在被测物体上的气压差，进而使第一控制器根据气压差计算得到被测物体的转速；由于气压差是实时检测得到，因此基于气压差得到的转速也是实时的，另外，对被测物体并不要求电磁特性、导磁材料以及形状等，要求更低。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述出气端设有气流发生器，所述气流发生器用于将所述气体管路内的气体朝所述被测物体输出。

在其中一个实施例中，所述被测物体具有第一平面，所述第一平面与所述被测物体的转动轴线垂直，所述气流发生器朝所述第一平面输出气体，且所述气流发生器输出气体的气流方向与所述第一平面垂直。

在其中一个实施例中，所述压差检测仪具有第一检测部和第二检测部，所述第一检测部和所述第二检测部间隔设置，所述第一检测部和所述第二检测部分别用于获取所述被测物体上不同位置的气压值。

在其中一个实施例中，所述被测物体具有第一平面，所述第一平面与所述被测物体的转动轴线垂直，所述第一检测部和所述第二检测部均与所述第一平面等间距设置。

在其中一个实施例中，所述压差检测仪具有U形部，所述U形部的一个端口与所述第一检测部连接，所述U形部的另一个端口与所述第二检测部连接。

在其中一个实施例中，所述测速装置还包括流量检测器，所述流量检测器设在所述气体管路上并与所述第一控制器电性连接，所述流量检测器位于所述恒流阀和所述出气端之间。

在其中一个实施例中，所述测速装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设在所述气体管路上并与所述第一控制器电性连接，所述流量调节阀位于所述恒流阀和所述出气端之间。

在其中一个实施例中，所述测速装置还包括第二控制器，所述第二控制器与所述第一控制器和所述流量检测器均电性连接；所述流量检测器和所述第二控制器之间还设有数据转换器；所述流量检测器位于所述恒流阀和所述流量调节阀之间。

在其中一个实施例中，所述气体管路还设有通断阀，所述通断阀位于所述气体管路的进气端的一侧；

所述气体管路还设有压力读取器，所述压力读取器设在所述气体管路的进气端的一侧，所述压力读取器位于所述通断阀和所述恒流阀之间。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

此外，附图并不是以1:1的比例绘制，并且各个元件的相对尺寸在附图中仅示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。

图1为本实用新型实施例中测速装置的整体结构示意图；

图2为被测物体、压差检测仪和气流发生器的工作原理图；

图3为根据压差检测仪检测出的压差计算转速的数学分析图。

附图标注说明：

100、气体管路；110、恒流阀；120、气流发生器；130、流量检测器；140、流量调节阀；150、通断阀；160、压力读取器；200、压差检测仪；210、第一检测部；220、第二检测部；310、第一控制器；320、第二控制器；330、数据转换器；400、被测物体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明：

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

请参照图1和图2，一个实施例提供了一种测速装置，包括气体管路100、压差检测仪200和第一控制器310。其中：

如图1所示，气体管路100设有恒流阀110，气体管路100具有出气端，出气端用于朝转动的被测物体400输出气体。

如图1所示的实施例中，气体管路100用于进行气体的输送，气体管路100的出气端位于气体管路100的上侧，并朝向被测物体400，以朝被测物体400输出气体。

如图1和图2所示，压差检测仪200用于检测气体在被测物体400上的气压差。

如图2所示，压差检测仪200用于检测气流在被测物体400的转动带动后形成的气压差，以提供给第一控制器310进行计算。

如图1所示，第一控制器310与压差检测仪200电性连接，第一控制器310能够基于气压差得到被测物体400的转速。

该测速装置中，气体管路100能够通入气体，恒流阀110使得气体管路100的出气端输出流量恒定的气流，气流冲向转动的被测物体400；由于被测物体400在转动，转动的被测物体400带动气流流动，而压差检测仪200检测气流在被测物体400上的气压差，进而使第一控制器310根据气压差计算得到被测物体400的转速；由于气压差是实时检测得到，因此基于气压差得到的转速也是实时的，另外，对被测物体400并不要求电磁特性、导磁材料以及形状等，要求更低。

在一个实施例中，请参照图2，出气端设有气流发生器120，气流发生器120用于将气体管路100内的气体朝被测物体400输出。

气流发生器120用于将气体管路100中的气体朝着被测物体400进行输出，被测物体400在转动的过程中带动气体进一步流动。

如图1所示的视角下，被测物体400相当于侧视视角，气体直接输出到被测物体400的表面。

在一个实施例中，请参照图2，气流发生器120具有第一出气口和第二出气口，第一出气口的输出气流流速与第二出气口的输出气流流速恒定。

如图2所示，第一出气口朝向上方，第二出气口朝向下方。

在一个实施例中，请参照图1，被测物体400具有第一平面，第一平面与被测物体400的转动轴线垂直，气流发生器120朝第一平面输出气体，且气流发生器120输出气体的气流方向与第一平面垂直。

气流发生器120可以是喷头，以将气体以垂直于被测物体400的第一平面的方式输出到被测物体400上。第一平面可以是被测物体400的表面，例如被测物体400为圆形板，则第一平面为圆形板的板面。

在一个实施例中，请参照图2，压差检测仪200具有第一检测部210和第二检测部220，第一检测部210和第二检测部220间隔设置，第一检测部210和第二检测部220分别用于获取被测物体400上不同位置的气压值。

压差检测仪200固定设置，可以配置相应的支架或固定结构进行固定，第一检测部210和第二检测部220间隔设置，以始终对应被测物体400的不同位置。

可选地，第一检测部210和第二检测部220均具有检测管口。

在一个实施例中，请参照图1和图2，被测物体400具有第一平面，第一平面与被测物体400的转动轴线垂直，第一检测部210和第二检测部220均与第一平面等间距设置。

如图1所示，第一检测部210位于第二检测部220的上方，且第一检测部210和第二检测部220分别位于出气端的相对两侧。第一检测部210和第二检测部220距离被测物体400的第一平面的距离相等。实际布置时，应当使第一检测部210和第二检测部220距离第一平面的距离尽可能小，但又不接触第一平面，以确保气压差的检测精度。

在一个实施例中，压差检测仪200具有U形部，U形部的一个端口与第一检测部210连接，U形部的另一个端口与第二检测部220连接。

如图2所示，压差检测仪200具有类似呈U形的结构部分，U形部的两个断口分别连接第一检测部210和第二检测部220，U形部的内部可以布置液体，以形成液位差，进而转换为气压差。

结合图2和图3所示，第一控制器310基于气压差转换出被测物体400的转速的计算过程为：

假设第一检测部210和第二检测部220距离被测物体400的转动中心的距离均为r，第一检测部210和第二检测部220在竖直方向上距离测物体的转动中心的距离均为h，气流发生器120的上部的第一出气口和下部的第二出气口的气流流速恒定，则：

假设气体管路100内的气体为理想气体，与此对应的流体力学须考虑气体的粘性，粘性导致流动切应力的产生，由牛顿内摩擦力表征，如图3所示：设某一流层速度为u，与其相邻流层速度为u+du，为其流速变化值，设流层间沿y轴距离差为dy，若上下两个板间的距离很小，则两个板间的流速变化无限接近线性，即可化为流速梯度du/dy，设F为流体各层间的内摩擦力，流体间接触面积为A，流体的内摩擦力大小与流体性质有关，与流体速度变化梯度和接触面积du/dy成正比。若将比例系数设为K，则各物理量之间的关系满足：

F=K*A*du/dy；

不考虑湍流等过于复杂的效应，即当v不太大时，板间流体将形成稳定层流。靠近运动平板的液体比远离平板的液体具有较大的速度，且离平板越远的薄层，速度越小。

第一检测部210的管口和第二检测部220的管口与被测物体400的第一平面例如表面尽可能的靠近，气流发生器120的第一出气口和第二出气口产生的上下气流流速适中且产生的气流尽可能的贴近被测物体400的表面，设被测物体400的旋转角速度为w，则第一检测部210和第二检测部220对应的上下管口处被测物体400的旋转表面速度为V= w*r，设气流发生器120产生的上下气流速度为V_q，则第一检测部210的上管口处气流合成速度为V_s=V-V_q，第二检测部220的下管口处气流合成速度为V_x=V+V_q，ρ为气体密度，代入伯努利方程则可得：

P₁+（1/2）*ρ*V₁ ²+ρ*g*h₁=P₂+（1/2）*ρ*V₂ ²+ρ*g*h₂；

化简该方程则可得：

P₁-P₂=2*ρ*(g*h-w*r*V_q)；

其中，P₁- P₂为气压差，基于该公式即可通过气压差计算出被测物体400的旋转角速度w，进而得到被测物体400的转速。

当然，该计算为理想状态下的计算，后续还可以考虑采用实验法进行曲线标定与校准，增加偏差补偿值，以进一步提高测得实时转速的数据精度。

在一个实施例中，请参照图1，测速装置还包括流量检测器130，流量检测器130设在气体管路100上并与第一控制器310电性连接，流量检测器130位于恒流阀110和出气端之间。

可选地，流量检测器130可以是精密超声流量计，以检测气体管路100内通过恒流阀110之后输出的气体流量是否为预期的流量值。

在一个实施例中，请参照图1，测速装置还包括流量调节阀140，流量调节阀140设在气体管路100上并与第一控制器310电性连接，流量调节阀140位于恒流阀110和出气端之间。

可选地，流量调节阀140可以是压力控制阀，当流量检测器130检测到流量值偏离预期时，则通过流量调节阀140进行微调。

在一个实施例中，请参照图1，测速装置还包括第二控制器320，第二控制器320与第一控制器310和流量检测器130均电性连接。

在一个实施例中，请参照图1，流量检测器130和第二控制器320之间还设有数据转换器330。

在一个实施例中，请参照图1，流量检测器130位于恒流阀110和流量调节阀140之间。

在一个实施例中，流量调节阀140与第一控制器310电性连接。

如图1所示，流量检测器130检测到恒流阀110输出的气体流量值偏离预期时，则流量检测器130的流量数据经过数据转换器330的转换后发送给第二控制器320，第二控制器320再将数据发送给第一控制器310，第一控制器310发送信号给流量调节阀140对气体管路100内的气体流量进行微调。

可选地，第一控制器310为总控制系统，第二控制器320为闭环控制系统，即CLC（Closed-Loop Control Systems）。

在一个实施例中，请参照图1，气体管路100还设有通断阀150，通断阀150位于气体管路100的进气端的一侧。

在一个实施例中，请参照图1，气体管路100还设有压力读取器160，压力读取器160设在气体管路100的进气端的一侧，压力读取器160位于通断阀150和恒流阀110之间。

如图1所示，通断阀150用于控制是否使气体进入气体管路100，而压力读取器160用于读取进入气体管路100的气体压力。

可选地，压力读取器160为压力表。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种测速装置，其特征在于，包括：

气体管路，所述气体管路设有恒流阀，所述气体管路具有出气端，所述出气端用于朝转动的被测物体输出气体；

压差检测仪，所述压差检测仪用于检测气体在所述被测物体上的气压差；

第一控制器，所述第一控制器与所述压差检测仪电性连接，所述第一控制器能够基于所述气压差得到所述被测物体的转速。

2.根据权利要求1所述的测速装置，其特征在于，所述出气端设有气流发生器，所述气流发生器用于将所述气体管路内的气体朝所述被测物体输出。

3.根据权利要求2所述的测速装置，其特征在于，所述被测物体具有第一平面，所述第一平面与所述被测物体的转动轴线垂直，所述气流发生器朝所述第一平面输出气体，且所述气流发生器输出气体的气流方向与所述第一平面垂直。

4.根据权利要求1所述的测速装置，其特征在于，所述压差检测仪具有第一检测部和第二检测部，所述第一检测部和所述第二检测部间隔设置，所述第一检测部和所述第二检测部分别用于获取所述被测物体上不同位置的气压值。

5.根据权利要求4所述的测速装置，其特征在于，所述被测物体具有第一平面，所述第一平面与所述被测物体的转动轴线垂直，所述第一检测部和所述第二检测部均与所述第一平面等间距设置。

6.根据权利要求4所述的测速装置，其特征在于，所述压差检测仪具有U形部，所述U形部的一个端口与所述第一检测部连接，所述U形部的另一个端口与所述第二检测部连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的测速装置，其特征在于，所述测速装置还包括流量检测器，所述流量检测器设在所述气体管路上并与所述第一控制器电性连接，所述流量检测器位于所述恒流阀和所述出气端之间。

8.根据权利要求7所述的测速装置，其特征在于，所述测速装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设在所述气体管路上并与所述第一控制器电性连接，所述流量调节阀位于所述恒流阀和所述出气端之间。

9.根据权利要求8所述的测速装置，其特征在于，所述测速装置还包括第二控制器，所述第二控制器与所述第一控制器和所述流量检测器均电性连接；所述流量检测器和所述第二控制器之间还设有数据转换器；所述流量检测器位于所述恒流阀和所述流量调节阀之间。

10.根据权利要求1-6任一项所述的测速装置，其特征在于，所述气体管路还设有通断阀，所述通断阀位于所述气体管路的进气端的一侧；

所述气体管路还设有压力读取器，所述压力读取器设在所述气体管路的进气端的一侧，所述压力读取器位于所述通断阀和所述恒流阀之间。

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