图1.1 通过旋转变压器获得角位置及角速度框图
由于旋转变压器占用的体积较大,在空间极其有限的炮弹内部难以以旋转变压器作为测速的传感器。在另外一些干扰很大的场合,旋转变压器的抗干扰优势相当突出。
3)霍尔传感器 霍尔传感器是最经济的角速度传感器。它是根据霍尔效应的基本原理产生相应的霍尔电势。其需要的实验条件很简单,固定在待测轴的外侧,让霍尔元件的正面正对固定在轴上的磁钢。在理想的实验条件下在其输出端就会输出霍尔电势。市场上有线性霍尔传感器也有开关型霍尔传感器。其输出前者为模拟量后者为数字量。紧跟在传感器后面的一般是信号调理电路。根据不同的测速场合,需要处理的信号也有差别。一般情况下,以微处理器为核心的测速系统下,信号处理是把相应的信号处理为与微控制器兼容的TTL电平。线性霍尔传感器往往需要ADC。
1.2.2 基于光电式传感器的转速测量系统
运用光电传感器对弹体旋转转速的测量原理可以描述如下:光敏器件在弹体旋转过程中发挥重要作用。它能够感应出自然光光强的变化,由于自然光的方向性,自然光的光强也具有方向性,在弹体旋转一周时,自然光的光强由强到弱变化一次。设计硬件电路可以将感应到的光强变化以脉冲信号输出,利用数字信号处理可以获得弹丸旋转的转速[ ]。光电传感器的特征是:低成本,易于安装,需要在弹体的截面上开一对称的感光孔,测量精度低,易受外界杂光的干扰,适用于外弹道弹丸转速的测量。
光电传感器是以光电效应为基本原理设计的传感器。利用光电传感器可以将转速的变化转换为电信号的变化。一般的光电传感系统包含了光源、光敏元件以及码盘等硬件[ ]。光电传感器的输出一般都为数字信号,方便微处理器的处理。
图1.2 直射式光电传感器示意图
光电码盘在测速系统中也得到了广泛的应用。光电码盘可分为绝对式光电码盘和增量式光电码盘。绝对式光电码盘的位置与输出时一一对应的,电机轴在某一时刻的位置对应着位移的输出。这样的绝对式光电码盘的测量精度受到码盘的位数的影响。其所能分辨的最下角为 。其中n为绝对式码盘的位数。若想要提高其精度,码盘就得增加其位数,相应地其体积也将要增大。
更常用的光电编码器是增量式编码器。增量式编码器是按每转发出的脉冲数的多少来分多钟型号的。它由光源、聚光镜、光栏板、码盘、光电元件及信号处理电路组成。光电编码器的测量精度取决于它能分辨的最小的角度,这又与码盘的狭缝数有关。显然条纹数越多其精度越高。对光电元件输出的脉冲数计数就可以测频,也可以利用脉冲的增量来计算角位移的变化。对于环境不苛刻的情况,基于光电传感器的测速有着广泛的应用。
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