[发明专利]一种船舶旋转轴系瞬时转速测量装置及方法

权利要求书

1.一种船舶旋转轴系瞬时转速测量装置，其特征在于，包括磁栅条、磁读头A、磁读头B、光电开关、反光片A、反光片B、磁读头切换电路、信号采集单元、转速计算单元，所述磁栅条环绕在船舶待测转轴表面，形成的圆环与待测转轴同轴；所述磁读头A、磁读头B设置在磁栅条上方，关于转轴对称，两个磁读头有效感应面朝向磁栅条，与磁栅条圆环相切，且其长边所在方向应与磁栅条的旋转方向相同；所述反光片A、反光片B设置在与磁栅条相邻的同一圆环面上，关于转轴对称；所述光电开关设置在两个反光片所在的圆环面上方，在转轴截面上与磁读头A、磁读头B相距特定角度，使磁读头A、B工作范围不包括接缝处，光电开关用于持续发出光脉冲信号，每接收到一次反光片A或反光片B反射回来的光信号时，输出一个切换脉冲信号；所述磁读头切换电路与光电开关连接，用于产生两路互补门极使能信号，每接受一个光电开关输入的切换脉冲信号时，两路门极使能信号同时翻转；所述信号采集单元与磁读头切换电路连接，受门极使能信号控制，对磁读头A、磁读头B的输出磁栅信号进行采集和计数；所述转速计算单元与信号采集单元连接，用于产生高频时钟信号，结合磁栅脉冲数，计算待测转轴的瞬时转速；

所述磁读头A和磁读头B的有效感应面到磁栅条的垂直距离为2mm～3mm；

所述磁读头A和磁读头B每扫过1cm磁栅条，输出不少于100个脉冲；

所述光电开关为漫反射式光电开关，到转轴表面的垂直距离为15cm～25cm；所述转速计算单元产生的时钟频率至少为磁读头A和磁读头B输出最高脉冲频率的两倍；

基于所述船舶旋转轴系瞬时转速测量装置的船舶旋转轴系瞬时转速测量方法，包括如下步骤：

步骤1、在船舶待测转轴表面缠绕磁栅条，使磁栅条形成与转轴同轴的圆环，在磁栅条上方对称安装磁读头A、磁读头B，所述磁读头A、磁读头B关于转轴对称，两个磁读头有效感应面朝向磁栅条，与磁栅条圆环相切，且其长边所在方向应与磁栅条的旋转方向相同，在与磁栅条相邻的同一圆环面上对称安装反光片A、反光片B，在反光片A、反光片B所在圆环面的上方安装光电开关，其在转轴截面上与磁读头A、磁读头B相距特定角度，使磁读头A、B工作范围不包括接缝处；

步骤2、光电开关持续发出光脉冲信号，每接收到一次反光片A或反光片B反射回来的光信号时，输出一个切换脉冲信号，触发信号切换电路产生交替变化的互补门极使能信号，控制信号采集单元交替采集磁读头A、磁读头B的磁栅脉冲信号并计数，之后将计数值传递至转速计算单元；

步骤3、转速计算单元产生高频时钟脉冲，结合磁栅脉冲计数值，计算转轴的当前瞬时转速；

步骤3中，转速计算单元在磁栅脉冲计数累计到设定值时，计算转轴当前瞬时转速，具体计算公式为：

式中，rpm的单位为转/分；N为脉冲计数的设定值；t为计数时间，单位为秒；N₀为转过一圈磁栅触发的脉冲数。

2.根据权利要求1所述的船舶旋转轴系瞬时转速测量装置，其特征在于，所述磁栅条为由磁性粉末与橡胶复合而成的柔软橡胶磁条。

3.根据权利要求1所述的船舶旋转轴系瞬时转速测量装置，其特征在于，所述磁读头A和磁读头B规格相同，为AMR、GMR或TMR类型的磁电阻传感器。

4.根据权利要求1所述的船舶旋转轴系瞬时转速测量装置，其特征在于，所述磁读头切换电路采用74VHC74芯片，74VHC74的引脚5、引脚6输出两路互补的门极使能信号，光电开关的切换脉冲经由RS232接头的引脚3输出至74VHC74的引脚3，引起门极使能信号的同时翻转；门极使能信号输入高速光耦6N137进行信号隔离后，经3V0稳压二极管稳压后输出至信号采集单元。