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一、前言
轉(zhuǎn)速（Rotational Speed或Rev）是做圓周運(yùn)動的物體單位時間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。
轉(zhuǎn)速通常以每分鐘多少轉(zhuǎn)來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Per minute的縮寫，是：轉(zhuǎn)/每分鐘。
轉(zhuǎn)速是性能測試中的一個重要的特征參量，動力機(jī)械的許多特性參數(shù)確定都離不開與轉(zhuǎn)速相關(guān)的函數(shù)關(guān)系，所以轉(zhuǎn)速測量是工業(yè)生產(chǎn)各個領(lǐng)域的要點(diǎn)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中，轉(zhuǎn)速也具有非常重要的地位，是振動信號分析故障診斷的重要參數(shù)。
在機(jī)械振動狀態(tài)監(jiān)測中，轉(zhuǎn)速測量往往是和振動相位相關(guān)聯(lián)的，其測量有一定的特殊性。
二、與轉(zhuǎn)速相關(guān)的幾個概念
1.傳感器
傳感器（transducer、sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。通�，F(xiàn)代傳感器是把要測量的物理量轉(zhuǎn)化為電量（電壓，電流，電阻，電容，電感等），這樣就可以利用各種電路進(jìn)行后續(xù)的處理。傳感器種類繁多，通常根據(jù)傳感器測量的物理量進(jìn)行分類，如熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等。
也有根據(jù)功能來分類的，比如常會用到的轉(zhuǎn)速傳感器、振動傳感器等。
圖示各種傳感器
在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活各個方面，傳感器無處不在，種類原理外型不一而足。
對各種物理參量的測量都要用到傳感器，對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速測量，毫無例外的要用到各種轉(zhuǎn)速傳感器，掌握這些轉(zhuǎn)速傳感器的原理是了解這些轉(zhuǎn)速測量方法的關(guān)鍵。
2.額定轉(zhuǎn)速和Z大轉(zhuǎn)速
額定轉(zhuǎn)速是指額定功率條件下的Z大轉(zhuǎn)速，通常出廠時，作為產(chǎn)品的主要參數(shù)，標(biāo)注在產(chǎn)品的明顯部位。如電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速通�？淘阢懪粕希�
上圖中的Speed和轉(zhuǎn)速就是額定轉(zhuǎn)速。通常，真實(shí)的轉(zhuǎn)速會接近但不完全等于額定轉(zhuǎn)速。因此，在很多情況下要實(shí)時的測量真實(shí)的轉(zhuǎn)速，特別是在一些變轉(zhuǎn)速的運(yùn)行情況下（比如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)大的時候轉(zhuǎn)速大，風(fēng)小的時候轉(zhuǎn)速小，完全無法控制或預(yù)測轉(zhuǎn)速，只能通過測量得到真實(shí)轉(zhuǎn)速）。
Z大轉(zhuǎn)速是在特定條件下，轉(zhuǎn)速所能達(dá)到的Z大值。通常機(jī)械設(shè)備不允許超過Z大轉(zhuǎn)速運(yùn)行，否則可能導(dǎo)致災(zāi)難性的事故。
比如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)過大的時候，轉(zhuǎn)速會變的很大，機(jī)組會通過調(diào)漿和偏航裝置來改變受力大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速到合適工作范圍。但風(fēng)速大過一定值的時候無法調(diào)節(jié)，需要鎖止機(jī)組防止轉(zhuǎn)速太大損壞機(jī)組。很多重要機(jī)組（比如汽輪發(fā)電機(jī)組）都有超速保護(hù)機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)速過大時自動聯(lián)鎖停機(jī)，防止發(fā)生重大事故。
3.轉(zhuǎn)速、角速度、線速度
在機(jī)械測量中還經(jīng)常用到角速度和線速度的概念，它們和轉(zhuǎn)速有著簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系。
角速度ω：連接運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧度叫做角速度。它是描述物體轉(zhuǎn)動或一質(zhì)點(diǎn)繞另一質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動的快慢和轉(zhuǎn)動方向的物理量。一個以弧度為單位的圓（一個圓周為2π，即：360度=2π）,在單位時間內(nèi)所走的弧度即為角速度。公式為：ω=Ч/t（Ч為所走過弧度，t為時間）。ω的單位為：弧度每秒。
均勻運(yùn)動中，轉(zhuǎn)速RPM與角速度的關(guān)系：RPM=30ω/π；線速度V：物體上任一點(diǎn)對定軸作圓周運(yùn)動時的速度稱為“線速度”（linearvelocity）。它的一般定義是質(zhì)點(diǎn)（或物體上各點(diǎn)）作曲線運(yùn)動（包括圓周運(yùn)動）時所具有的即時速度。它的方向沿運(yùn)動軌道的切線方向，故又稱切向速度。它是描述作曲線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動快慢和方向的物理量。物體上各點(diǎn)作曲線運(yùn)動時所具有的即時速度，其方向沿運(yùn)動軌道的切線方向。對轉(zhuǎn)子這類圓周運(yùn)動的物體也說，簡單的說就是：物體任一點(diǎn)對圓心作圓周運(yùn)動的速度；勻速圓周運(yùn)動中，線速度的大小不改變，但它的方向時刻在改變，始終為切線方向（和點(diǎn)到圓心的連線垂直）。通常我們關(guān)心的是轉(zhuǎn)子表面的線速度，它和角速度及轉(zhuǎn)速的關(guān)系是V=ω*r=RPM*π*r/30，r是轉(zhuǎn)子的半徑。
如圖，ω表示角速度，表示每秒轉(zhuǎn)過多少弧度，和半徑無關(guān)；V表示線速度，方向垂直半徑方向，和半徑成正比。
例子：汽車顯示儀表中顯示的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）、當(dāng)前速度（公里/小時）和里程數(shù)（公里）
汽車中有大量的傳感器，其中，就有轉(zhuǎn)速測量的轉(zhuǎn)速傳感器。
汽車顯示的轉(zhuǎn)速通常是指發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，是通過測量曲軸的轉(zhuǎn)速來確定的，而曲軸的轉(zhuǎn)速通常是通過安裝在曲軸上的信號盤來測量的（見后面的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測轉(zhuǎn)速）。
汽車顯示的速度實(shí)際上是輪胎的線速度，可以由上面介紹的線速度和轉(zhuǎn)速公式計(jì)算得到V=RPM*π*r/30，r是轉(zhuǎn)子的半徑。
而里程數(shù)是由輪胎轉(zhuǎn)的圈數(shù)n（也是由轉(zhuǎn)速傳感器測量得到）乘以輪胎周長得到：里程數(shù)=nX2πr，r是轉(zhuǎn)子的半徑。
從以上分析可知，汽車顯示的速度和里程數(shù)都是和半徑r成正比的，所以在汽車改裝的時候，換了不同半徑尺寸的輪胎時，汽車顯示的速度和里程就不準(zhǔn)了。這時候，就需要修改汽車電腦的設(shè)置，其實(shí)質(zhì)就是修改電腦中的汽車輪胎的半徑r的值。
三、轉(zhuǎn)速測量方法
A、轉(zhuǎn)速測量方法分類
測量轉(zhuǎn)速的方法多種多樣，各種方法原理和應(yīng)用場合不同。其分類方式很多，常見的分類方法有兩種：
1.直接法和間接法
直接法：直接觀測機(jī)械或者電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動，測量特定時間內(nèi)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，從而測出機(jī)械運(yùn)動的轉(zhuǎn)速；如轉(zhuǎn)速很慢的輥?zhàn)涌梢杂妹氡砟繙y圈數(shù)，25秒轉(zhuǎn)了10圈，則每圈用時為25/10=2.5秒，則轉(zhuǎn)速為60/2.5=24RPM。
間接法：測量由于機(jī)械轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的其它物理量的變化，從這些物理量的變化與轉(zhuǎn)速的關(guān)系來得到轉(zhuǎn)速。
2.接觸式和非接觸式
以測速儀器是否與轉(zhuǎn)軸接觸分類。
B、常見轉(zhuǎn)速測量方法
轉(zhuǎn)速測量的方法各種各樣，無法列舉所有的測量方法。常見的有以下方法：
直接接觸旋轉(zhuǎn)；
機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速測量法；
閃光法-頻閃儀；
霍爾元件轉(zhuǎn)速測量法；
電磁式傳感器測轉(zhuǎn)速；
電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測量法；
光電傳感器測轉(zhuǎn)速；
編碼器（光電碼盤）轉(zhuǎn)速測量法；
......
在機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，常用的方法主要有頻閃儀、光電傳感器測轉(zhuǎn)速（反射光法）、電渦流傳感器測轉(zhuǎn)速。由于很多的現(xiàn)場機(jī)組已經(jīng)帶有其它的測轉(zhuǎn)速裝置，實(shí)踐中經(jīng)常把機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號直接引入到狀態(tài)監(jiān)測儀器儀表。因此，需要對多種轉(zhuǎn)速測量方式有一定了解。
1.直接接觸旋轉(zhuǎn)法
某廠家轉(zhuǎn)速計(jì)，標(biāo)配激光器和多個接觸式測量頭。使用激光器時是使用的后面將要介紹的光電傳感器測轉(zhuǎn)速的方法。
這種儀器配有接觸式的測量頭，測量時把測量頭和轉(zhuǎn)軸直接接觸（有的測量頭是軸向，有的測量頭是徑向接觸），讓測量頭與轉(zhuǎn)軸達(dá)到同步運(yùn)動后，由儀器讀出轉(zhuǎn)速。
直接接觸旋轉(zhuǎn)法特點(diǎn)：
測量的轉(zhuǎn)速量程和精度都較低；從上面的技術(shù)參數(shù)表中可以看到接觸測量和光學(xué)測量比較明顯測量的轉(zhuǎn)速量程和精度都低；
測量時不需要安裝其它裝置，也不需要停機(jī)，使用較簡便；
使用時要注意安全。
嚴(yán)格來說，因?yàn)樵趦x器內(nèi)部還是需要通過其它的方法才能把接觸頭和被測軸同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)速，所以直接接觸測量轉(zhuǎn)速應(yīng)該說是一種測量方式，而不是方法。
2.機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速測量法
機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速表外觀圖
機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速測量原理圖
當(dāng)離心器旋轉(zhuǎn)時，重錘隨著旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力通過連桿使活動套環(huán)向上移動并壓縮彈簧。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，活動?環(huán)向上的作用力與彈簧的反作用力相平衡，套環(huán)將停在相應(yīng)位置。同時，活動套環(huán)的移動通過傳動機(jī)構(gòu)的扇形齒輪傳遞給指針，在表盤上指示出被測轉(zhuǎn)速的大小。由于離心力，m為質(zhì)量r為半徑，ω為旋轉(zhuǎn)角速度。即離心力與旋轉(zhuǎn)角速度的平方成正比，因而離心式轉(zhuǎn)速表的刻度盤是不等分度的。為減小表盤分度的不均勻性，可恰當(dāng)選取轉(zhuǎn)速表的各種參量及測量范圍，充分利用其特性的線性部分，達(dá)到使表盤分度盡量均勻的目的。
便攜式轉(zhuǎn)速表通常利用變速器來改變轉(zhuǎn)速表的量程。如上面“機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速表外觀圖”中所示的”調(diào)速盤”就是用于選擇不同速度量程。機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速表的使用注意事項(xiàng)：
轉(zhuǎn)速表在使用前應(yīng)加潤滑油，可從外殼和調(diào)速盤上的油孔注入；
為適應(yīng)不同的旋轉(zhuǎn)軸，離心式轉(zhuǎn)速表都配有不同的接觸頭，使用時可進(jìn)行選擇；
合理選擇調(diào)速盤的擋位，不能用低速擋去測量高轉(zhuǎn)速。若不知被測轉(zhuǎn)速的大致范圍，可先用高速擋測量一個大概數(shù)值，然后用相應(yīng)擋進(jìn)行測量；
轉(zhuǎn)速表軸與被測轉(zhuǎn)軸接觸時，應(yīng)使兩軸心對準(zhǔn)，動作要緩慢，以兩軸接觸時不產(chǎn)生相對滑動為準(zhǔn)。同時盡量使兩軸保持在一條直線上。
機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速測量方法特點(diǎn)：
完全由機(jī)械裝置構(gòu)成；
Z傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量工具，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；
可做成固定式和手持式，使用較簡便；手持式其實(shí)就是直接接觸旋轉(zhuǎn)法的一種。
精度不高；
未完待續(xù)......
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