[发明专利]一种船舶旋转轴系瞬时转速测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种船舶旋转轴系瞬时转速的测量装置及方法，该装置包括磁栅条、两个磁读头、光电开关、两个反光片、磁读头切换电路、信号采集单元、转速计算单元，磁栅条环绕在船舶待测转轴表面，形成与转轴同轴的圆环；两个磁读头对称设置在磁栅条上方，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；两个反光片对称设置在与磁栅条相邻的同一圆环面上；光电开关设置在两个反光片所在的圆环面上方。本发明磁读头感应磁栅条的泄露磁场产生等位移间隔脉冲序列；光电开关作为两个磁读头的切换开关，消除磁条接缝处产生的误差；采集单元对磁读头输出的磁栅信号进行脉冲计数，计算转轴瞬时转速，提高了转速测量系统的准确性。

技术领域

本发明涉及船舶旋转轴系的转速测量，具体涉及一种船舶旋转轴系瞬时转速测量装置及方法。

背景技术

旋转轴系的旋转轴转速是船舶运行工况的一个关键参数，对于衡量船舶运行状态有着重要意义。例如，叶轮转轴的转速直接影响船舶的航速和航向，而船舶主轴的转速值影响主机输出功率的获得。传统的船舶旋转轴系转速测量方法有光电编码器、光电传感器和电磁脉冲传感器测量法。光电编码器、光电传感器以光线作为介质传递信号，在船舱内部多灰尘、油污，振动剧烈的恶劣工作环境下，其性能受到严重影响；而电磁脉冲传感器在安装检修时需要打开齿轮箱外壳，操作繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶旋转轴系瞬时转速测量装置及方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种船舶旋转轴系瞬时转速测量装置，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。

作为一种具体实施方式，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。

作为一种具体实施方式，所述磁读头A和磁读头B规格相同，为AMR(各向异性磁电阻)、GMR(巨磁电阻)或TMR(隧道结磁电阻)类型的磁电阻传感器。

作为一种具体实施方式，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。

作为一种具体实施方式，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。

作为一种具体实施方式，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。

作为一种具体实施方式，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。

作为一种具体实施方式，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。

一种船舶旋转轴系瞬时转速测量方法，包括如下步骤：