2.5 转速与轴功率的测量与计算

2.5.1 转速的测量

液力透平转速的测量常用直接转速测量方法。直接转速测量通常用光电式和磁电式传感器，并利用数字频率仪表进行测量，所以直接转速测量又称为数字测速。

直接测速是利用传感器将转速值变成电脉冲信号，然后用数字频率计显示转速值的一种先进的测量方法[26]。最常用的转速传感器为光电式和磁电式两种。

1.光电式传感器

光电式传感器有投射式和反射式两种。反射式光电传感器使用最为普遍，其工作原理如图2⁃19所示。

图2⁃19 光电式转速传感器

1—半透膜 2—联轴器 3—光源 4、5、6—透镜 7—光敏二极管

电光源发出的光线通过透镜5成为平行光线，经半透膜1，其反射的部分穿过透镜4，聚焦在测量轴的标记上（如联轴器的黑白块上）。当光束射到白块上时产生反射光，此反射光再经透镜4形成平行光线，其穿过半透膜1的光线，经透镜6聚焦在光敏二极管上产生脉冲信号。因此，单位时间t内光敏二极管上的脉冲数N正比于转速n。若联轴器2上一圈内的黑白标记块数量为Z，则

当Z=10，并用数字频率计量时，将t设置为6s，那么，n=N。也就是说数字频率计显示值正好等于转速n。

2.磁电式传感器

磁电式传感器是利用旋转着的齿盘与磁极之间气隙磁阻的变化引起磁通的变化，从而能够在线圈中感应出脉冲电动势的原理制成，如图2⁃20所示。

齿盘1的齿槽可以制成矩形，也可以制成梯形。采用梯形齿槽的齿盘易于获得较好的正弦波形感应电动势，但矩形槽的齿盘便于机械加工。线圈的匝数凭经验视永久磁钢的尺寸和磁场强度决定。采用铅镍钴磁钢，线圈匝数较少，可以制成结构紧凑的传感器。

同样，若测得测量线圈中感应电动势的频率f，即1s内齿盘所转过的齿数为Z，则

图2⁃20 磁电式转速传感器

1—齿盘 2—测量线圈 3—永久磁铁

显然，当齿盘齿数Z=60时，数字频率计所显示的频率值恰好等于转速，即

n=f（2⁃21）

对于更高精度的转速测量，还可用光刻法制成数百条光栅，以增加脉冲数，提高测量精度。