Обзор оптических тахометров
Ан оптический тахометр — это бесконтактный прибор для измерения скорости, в котором используется свет (видимый светодиод, лазер или инфракрасный излучатель) в сочетании с фотодетектором для определения вращения путем регистрации отраженного сигнала от вала, маркированного светоотражающая лента или путем регистрации прерывания светового луча. Он выполняет сразу две задачи: передает данные о скорости вращения в оборотах в минуту и генерирует синхронизирующий импульс, подаваемый один раз за оборот, который используется в качестве фаза ссылка в анализ вибраций, балансировка на месте, и отслеживание заказа. Этот термин охватывает как портативные лазерные устройства — наиболее распространённый тип — так и стационарные оптические датчики, построенные на основе различных источников света. Оптические тахометры тесно связаны с лазерные тахометры, однако категория оптических устройств шире и включает в себя также и нелазерные источники света.
1. Типы оптических тахометров
1.1 Отражающий тип (наиболее распространённый)
- Источник света и детектор размещены в одном корпусе.
- Устройство улавливает свет, отраженный от полоски светоотражающей ленты на валу.
- Он работает на различных расстояниях, как правило, от 50 до 500 мм.
- Этот метод используется в портативных лазерных тахометрах.
- Простой, удобный и портативный — идеально подходит для проверки на месте.
1.2 Тип «сквозной луч»
- Источник света и детектор представляют собой отдельные блоки, расположенные друг напротив друга.
- Вращающийся объект прерывает луч при вращении.
- Каждая лопасть, спица или элемент, пересекающий луч, генерирует импульс.
- Это позволяет при необходимости проводить измерение с несколькими импульсами на оборот.
- Часто встречается в стационарных системах.
1.3 Тип оптоволоконного кабеля
- Свет передается и принимается по оптоволоконным кабелям.
- Электронные компоненты расположены вдали от точки измерения.
- Подходит для использования в ограниченных пространствах, в условиях сильных электромагнитных помех или во взрывоопасных средах.
- Для зон с повышенной опасностью доступны искробезопасные исполнения.
2. Источники света
От выбора излучателя зависят рабочее расстояние, размер пятна и устойчивость к постороннему освещению.
- Лазер (красный или ИК): когерентный сфокусированный пучок, обеспечивающий большое рабочее расстояние и узкий пятно для точного позиционирования — оптимальные характеристики и стандартный выбор для портативных приборов.
- Светодиод (видимый или ИК): некогерентный свет с меньшим рабочим расстоянием и более широким пятном, но более низкой стоимостью; широко используется в стационарных датчиках.
- Инфракрасный (ИК): незаметны для глаза, менее подвержены влиянию окружающего освещения и, следовательно, лучше работают в условиях яркого освещения, а также обладают преимуществом с точки зрения безопасности, поскольку не имеют видимого лазерного луча.
3. Приложения
3.1 Измерение скорости
- Быстрая проверка числа оборотов в минуту в ходе обследований по мониторингу технического состояния.
- Проверка данных на заводской табличке рабочая скорость.
- Определение колебаний скорости под нагрузкой.
- Calculating частота скольжения в асинхронных двигателях.
3.2 Эталон фазы при анализе вибраций
Именно эта функция делает оптический тахометр незаменимым инструментом для специалиста по вибрации. Сравнивая фазу сигнала вибрации с импульсом, возникающим один раз за оборот, анализатор преобразует задержку в фазовый угол:
- Он служит сигналом запуска для измерений с фазовой синхронизацией.
- Это крайне важно для балансировка, где фаза определяет угловое положение каждого корректирующий вес.
- Это позволяет отслеживать работу оборудования с регулируемой скоростью.
- It supports Сюжет Боде при запуске и торможении.
3.3 Синхронные измерения
- Активация стробоскоп в результате вращающийся знак выглядит неподвижным.
- Синхронизация во временной области усреднение для подавления несинхронных помех.
- Отбор проб один раз за оборот для обработки по заказам.
4. Преимущества
Оптический подход заслуживает внимания благодаря трем своим достоинствам:
- Бесконтактная работа: Ничто не соприкасается с вращающейся частью, поэтому отсутствуют трение и нагрузка на вал, нет ограничения скорости, устанавливаемого датчиком, и отсутствует износ чувствительного элемента.
- Простота использования: приклейте полоску ленты, наведите прибор и измерьте — результаты отображаются мгновенно, а прибор отличается полной мобильностью.
- Универсальность: Он работает практически с любыми вращающимися объектами в широком диапазоне скоростей, имеет регулируемое рабочее расстояние и подходит как для временных измерений, так и для постоянных установок.
5. Установка и факторы окружающей среды
При постоянной установке датчик следует закрепить на рекомендуемом расстоянии, выровнять его оптическую ось перпендикулярно валу, наклеить светоотражающую ленту в доступном месте, при необходимости защитить оптику от загрязнения с помощью защитного стекла, а также обеспечить возможность регулировки расстояния и направления. Несколько факторов окружающей среды ухудшают рабочие характеристики и требуют особого внимания:
- Уровень освещённости: Яркий солнечный свет может перегрузить датчик — используйте источник ИК-излучения или затеньте объект.
- Загрязнение: Масляный туман и пыль на оптике ослабляют сигнал.
- Вибрация: Надежно закрепите датчик, чтобы он не вибрировал относительно вала.
- Температура: соблюдайте допустимый диапазон температур датчика, который обычно составляет от −20 до +60 °C.
6. Рекомендации и устранение неполадок
Для получения достоверных показаний при ручном измерении прижмите прибор к устойчивой поверхности, наведите его на центр светоотражающей ленты, соблюдайте расстояние, рекомендованное производителем, защитите прибор от яркого света и выполните несколько измерений для подтверждения стабильности результатов. Если в качестве фазового эталона используется импульс, считайте положение ленты отметкой 0° — запишите и зафиксируйте его — обеспечьте стабильный и чистый сигнал, убедитесь в наличии одного импульса на оборот и проверьте форму сигнала на осциллографе, если что-либо вызывает сомнения. Распространенные неисправности легко устраняются:
- No signal: проверьте рабочее расстояние, очистите оптику, убедитесь в наличии ленты и проверьте батарею.
- Нестабильное показание: уменьшить расстояние, улучшить качество записи и обеспечить защиту от постороннего света.
- Несколько импульсов (удвоенная частота вращения): удалите лишние кусочки ленты, блестки в пазах или другие отражающие следы, которые вызывают появление второго импульса за один оборот.
В портативном балансировочном станке оптический тахометр — это не просто дополнительное устройство, а основной элемент системы синхронизации всего рабочего процесса. Балансет-1А, например, поставляется с оптическим лазерным тахометром, срабатывающим на небольшой отрезке светоотражающей ленты, который работает на расстоянии 50–500 мм в диапазоне частот вращения 250–90 000 об/мин; его импульс, подаваемый один раз за оборот, служит фазовым эталоном, необходимым программному обеспечению для расчета каждого балансировочного груза и проверки остаточный дисбаланс после этого. По своему принципу действия он похож на бесконтактный фотоэлектрический датчик и выполняет ту же функцию, что и стационарно установленный ключевой фазор.
Оптические тахометры, в частности лазерные, стали незаменимыми инструментами при анализе вибраций и балансировке. Бесконтактный принцип работы, простота использования, точность и двойная функция — одновременно датчика скорости и фазового эталона — делают их незаменимыми инструментами для специалистов по вибрациям, инженеров по надежности и технических специалистов по техническому обслуживанию, работающих с вращающимся оборудованием в полевых условиях.
