本發(fā)明關(guān)于主要用于定軸轉(zhuǎn)動對象轉(zhuǎn)速測量,測量范圍為30r/min～3000r/min轉(zhuǎn)速的傳感器，特別是被測量體附近有射線傷害的電感式轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器用于有輻射損害的環(huán)境。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，用于測定轉(zhuǎn)速的電感式傳感器國內(nèi)已有許多，電感式轉(zhuǎn)速傳感的原理與磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的原理差不多。都是通過線圈、鐵芯、磁鐵構(gòu)成，或集成為芯片，或做成厚膜、或做成組合式，等等，都是采用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)測速的。把被測的機(jī)械量，如角位移、周期性壓力變化等轉(zhuǎn)換為磁感應(yīng)變化的傳感器。它的敏感部分就是具有可變磁感應(yīng)強(qiáng)度的電感器件。為做到測量功能，大都采用變氣隙式結(jié)構(gòu)，將氣隙作為工作變量，通過工作氣隙變化，引起磁路的磁阻發(fā)生變化，從而使電感器件的電感發(fā)生變化，所以它們均屬于變磁阻式傳感器。變磁阻式傳感器的三種基本類型，電感式傳感器、變壓器式傳感器和發(fā)電機(jī)式（切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢）都可制成轉(zhuǎn)速傳感器。通過實(shí)踐，現(xiàn)有技術(shù)中，用于測定轉(zhuǎn)速的探頭，國內(nèi)產(chǎn)品中，可歸納為電感芯片型（如自感類、霍爾類、磁敏類）、發(fā)電機(jī)原理型和變壓器原理型。但電感芯片型不適宜中子輻射較嚴(yán)重的地方，其后兩種類型，輸出頻率和輸出的電壓模擬量幅值均受轉(zhuǎn)速影響，信號處理較為困難。如前所述，采用芯片型轉(zhuǎn)速傳感器如霍爾傳感器不適宜中子輻射較嚴(yán)重的地方，而后兩種類型發(fā)電機(jī)原理型或變壓器原理型，輸出頻率和輸出的電壓模擬量幅值均受轉(zhuǎn)速影響，在低轉(zhuǎn)速條件下信號采集會出現(xiàn)一些問題，如信號與干擾幅值相當(dāng)，由于規(guī)避輻射（如中子輻射）信號線較長，信號也容易受到干擾。

本發(fā)明是在轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭的基礎(chǔ)上發(fā)展的。探頭給出的是電感信號。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種安裝、拆卸方便，工作安全、可靠，轉(zhuǎn)換精度高，能回避射線損害的防輻射電感式轉(zhuǎn)速傳感器。

本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到。一種防輻射電感式轉(zhuǎn)速傳感器，包括插座1、轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2、電纜組件4、控制盒5和被置于所述控制盒防輻射腔內(nèi)，與電源塊相連且順次串聯(lián)的檢測電路、電平轉(zhuǎn)換電路、測頻電路和輸出接口電路，其特征在于：電纜組件4一端通過插頭組件3和插座1軸向固定在控制盒5上，另一端通過插頭組件3和插座1連接轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2，轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2以W為臨界氣隙作為工作氣隙，輸出頻率為4.85mH～4.95mH的臨界電感值Ha，將測得的轉(zhuǎn)動體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動次數(shù)，以電感量形式反映，控制盒利用耐輻射電纜獲得被測轉(zhuǎn)數(shù)的電感信號，電感信號經(jīng)電纜組件傳輸給控制盒內(nèi)的檢測電路，檢測電路設(shè)置的電感轉(zhuǎn)換芯片將該電感信號按轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)區(qū)分電感值H：當(dāng)電感值H≥Ha，則通過電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為低電平信號，反之為高電平信號電脈沖；由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的測頻電路通過微處理器對電脈沖計(jì)數(shù)，將所轉(zhuǎn)化為頻率數(shù)變?yōu)檗D(zhuǎn)速從輸出接口電路輸出到上位計(jì)算機(jī)或轉(zhuǎn)速顯示器。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下效果：

1. 本發(fā)明傳感器由轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭與遠(yuǎn)距傳輸、專用芯片等結(jié)合完成本專利電感式轉(zhuǎn)速傳感器。檢測電路采用的專用電感轉(zhuǎn)換芯片將電感信號按轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)區(qū)分：當(dāng)電感值H≥Ha，則通過電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為低電平，反之為高電平信號；單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的測頻電路通過微處理器對電脈沖計(jì)數(shù)，測量(30～3000)r/min轉(zhuǎn)速內(nèi)的定軸轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)速，總體結(jié)構(gòu)相對簡單。由于正確地采用該探頭，轉(zhuǎn)動體感應(yīng)面與本體感應(yīng)面距離可達(dá)4mm左右,這樣，就不會因轉(zhuǎn)動軸的較大振動而引起轉(zhuǎn)速傳感器測速失真；

2.本發(fā)明為便于更換本體，電纜組件與探頭采用插頭、座連接。同樣原因，電纜組件與控制盒也采用插頭、座連接，方便了各組件安裝、拆卸；

3.本發(fā)明由耐中子等射線輻射的聚醚醚銅類材料做成電纜組件的外層保護(hù)層，選用的電纜作為傳輸電纜，它既耐輻射，又不會使信號失真太大。能經(jīng)受較強(qiáng)中子等射線的輻照；

4.本發(fā)明轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2以W為臨界氣隙作為工作氣隙，輸出頻率為4.85mH～4.95mH的臨界電感值Ha，將測得的轉(zhuǎn)動體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動次數(shù)，以電感量形式反映，控制盒利用耐輻射電纜獲得被測轉(zhuǎn)數(shù)的電感信號，且有保護(hù)框的控制盒遠(yuǎn)離射線源，工作安全、可靠；

5. 本發(fā)明檢測電路采用專用電感轉(zhuǎn)換芯片將電感信號按轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)區(qū)分：當(dāng)電感值H≥Ha，則轉(zhuǎn)換為低電平，反之為高電平，形成矩形脈沖；測頻電路由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，對電脈沖計(jì)數(shù)，可以轉(zhuǎn)化為頻率，再變?yōu)檗D(zhuǎn)速，由輸出接口電路輸出，通過檢測電路的芯片轉(zhuǎn)換精度高；

6. 本發(fā)明控制盒利用耐輻射電纜獲得被測轉(zhuǎn)數(shù)的電感信號，電感信號經(jīng)電纜組件傳輸給控制盒內(nèi)的檢測電路，能順利實(shí)現(xiàn)有射線輻照的定軸轉(zhuǎn)動體轉(zhuǎn)速測量；

本發(fā)明在轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭的基礎(chǔ)上發(fā)展的防輻射電感式轉(zhuǎn)速傳感器，探頭給出的是電感信號，用檢測電路將電感信號傳輸并轉(zhuǎn)換成離散量信號，利用測頻電路，轉(zhuǎn)換成頻率，通過微處理器，變?yōu)檗D(zhuǎn)速，由輸出接口電路輸出給上位計(jì)算機(jī)或給轉(zhuǎn)速顯示器。為了保護(hù)控制盒內(nèi)的器件少受射線損害，將電感信號遠(yuǎn)距100m左右有線傳輸?shù)娇杀Ｗo(hù)的地方；傳輸線即電纜組件，它需既耐輻射，又不能使信號失真太大。通過比較和試驗(yàn)，本發(fā)明選用的探頭，能承受較嚴(yán)重的中子輻射，其產(chǎn)生的信號又能與本發(fā)明采用的專用電感轉(zhuǎn)換芯片銜接。

附圖說明

圖1是本發(fā)明防輻射電感式轉(zhuǎn)速傳感器的構(gòu)造示意圖。

圖2是圖1電感式轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭部分的外形構(gòu)造示意圖。

圖3是連接圖3轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭部分及圖5所在控制盒的電纜組件外形示意圖。

圖4是圖1控制盒電路原理示意圖。

圖5圖4的具體電路原理示意圖。

圖6是圖4檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖5所示電感器L1線圈的放電曲線示意圖。

圖中：1.插座，2.轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭，3.插頭組件，4.電纜組件，5.控制盒，6.尾附件，7.電纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

參閱圖1-圖3。防輻射電感式轉(zhuǎn)速傳感器主要由三個部件組成：圖2所示電感式轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭、圖3所示電纜組件、圖4-6所示控制盒，以及被置于所述控制盒防輻射腔內(nèi)，與電源塊相連且順次串聯(lián)的圖4所示檢測電路、電平轉(zhuǎn)換電路、測頻電路和輸出接口電路。圖2所示轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭可以選用電感式轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭，確定該探頭在空氣隙（即工作氣隙）以W為臨界氣隙，確定W為3mm-4mm，在氣隙為4mm時，探頭輸出臨界電感值為Ha,確定Ha為4.85mH～4.95mH。臨界電感值Ha信號由雙股屏蔽絞線做成的電纜組件4傳輸給控制盒，所述雙股屏蔽絞線的外層保護(hù)層應(yīng)是由耐中子等射線輻射的聚醚醚銅類材料做成。

為便于更換本體，電纜組件與探頭采用插頭、座連接。同樣原因，電纜組件 4與控制盒5也采用插頭、座連接。電纜7兩端空套在尾附件6內(nèi)，將電纜兩線芯固定在插頭的插針孔內(nèi)可以用焊或擠壓方法，兩引線無極性。擰緊尾附件6將其固定在插頭上，尾附件6線夾壓緊電纜。插頭、插座要相配；當(dāng)信號進(jìn)入控制盒后，首先檢測電路采用專用電感轉(zhuǎn)換芯片將電感信號按轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)區(qū)分：當(dāng)電感值H≥Ha，則轉(zhuǎn)換為低電平，反之為高電平，形成矩形脈沖。測頻電路由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，對電脈沖計(jì)數(shù)，可以轉(zhuǎn)化為頻率，再變?yōu)檗D(zhuǎn)速，由輸出接口電路輸出。電纜組件4一端通過插頭組件3和插座1軸向固定在控制盒5上，另一端通過插頭組件3和插座1連接轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2，轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2以W為臨界氣隙作為工作氣隙，輸出頻率為4.85mH～4.95mH的臨界電感值Ha，將測得的轉(zhuǎn)動體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動次數(shù)，以電感量形式反映，控制盒利用耐輻射電纜獲得被測轉(zhuǎn)數(shù)的電感信號，電感信號經(jīng)電纜組件傳輸給控制盒內(nèi)的檢測電路，采用專用電感轉(zhuǎn)換芯片的檢測電路將電感信號按轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)區(qū)分：當(dāng)電感值H≥Ha，則通過電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為低電平，反之為高電平的矩形電脈沖；由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的測頻電路通過微處理器對電脈沖計(jì)數(shù)，將所轉(zhuǎn)化為頻率數(shù)變?yōu)檗D(zhuǎn)速從輸出接口輸出。

電感轉(zhuǎn)換芯片可以采用專用于檢測電感式傳感器的專用芯片GF161-1。芯片GF161-1自身產(chǎn)生1KHz的脈沖，該脈沖通過電容對外部電感傳感器進(jìn)行充放電，并根據(jù)外部電感量不同產(chǎn)生的充放電時間差異，檢測出電感傳感器的電感值，該電感值通過專用芯片內(nèi)的比較電路與相應(yīng)比較點(diǎn)Ha比較，可得到不同的低電平及高電平信號。設(shè)置在控制盒的檢測電路內(nèi)采用專用芯片GF161-1，該芯片以電感值Ha為臨界值，當(dāng)輸入電感量H，則芯片內(nèi)部通過信號轉(zhuǎn)化，專用芯片GF161-1將實(shí)際電感量H與該預(yù)設(shè)點(diǎn)的電感量Ha進(jìn)行比較，比較后，會在專用芯片GF161-1的輸出端得到高低電平脈沖。

電纜組件由插頭組件及電纜組成。轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭2將定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動次數(shù)測得，以電感量形式反映，傳輸給100m處防止射線傷害的控制盒，由控制盒對電感信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后由輸出接口電路傳給下置環(huán)節(jié)。檢測電路采用專用電感轉(zhuǎn)換芯片將特定電感值作為信號轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)，設(shè)該點(diǎn)為Ha，當(dāng)電感值H≥Ha，則將電感值轉(zhuǎn)換為低電平，反之為高電平，形成矩形電脈沖；單片機(jī)微處理器利用測頻電路對電脈沖計(jì)數(shù)，可以轉(zhuǎn)化為頻率，再變?yōu)檗D(zhuǎn)速，由輸出接口電路輸出。該控制盒利用100m耐輻射電纜獲得被測轉(zhuǎn)數(shù)的電感信號，控制盒自身被置于防輻射腔內(nèi)。因此，由控制盒對電感信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換必須連同電纜產(chǎn)生的附加電參數(shù)一齊進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電感轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭采集的電感信號，通過專用芯片GF161-1轉(zhuǎn)換為電壓脈沖。專用芯片GF161-1原本用作線性位移信號轉(zhuǎn)換，既然可以轉(zhuǎn)換為線位移變化，當(dāng)然也可以轉(zhuǎn)換為角位移，如轉(zhuǎn)速。通過試驗(yàn)，證明此想法可行。在實(shí)際應(yīng)用中，還需通過改變圖6所示的接地濾波電容C1，可以將不和諧的雜波去掉，轉(zhuǎn)換成比較干凈的電壓脈沖。測頻電路和輸出接口是常用電路。

本發(fā)明的基本原理是：電感轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭采集的電感信號，通過專用芯片GF161-1轉(zhuǎn)換為電壓脈沖。專用芯片GF161-1原本用作線性位移信號轉(zhuǎn)換，既然可以轉(zhuǎn)換為線位移變化，當(dāng)然也可以轉(zhuǎn)換為角位移，如轉(zhuǎn)速。通過試驗(yàn)，證明此想法可行。在實(shí)際應(yīng)用中，還需通過改變圖6所示的濾波電容C1，可以將不和諧的雜波去掉，轉(zhuǎn)換成比較干凈的電壓脈沖。

參閱圖4-圖6?？刂坪?主要由檢測電路、電平轉(zhuǎn)換電路、測頻電路及輸出接口電路組成。控制盒電路包括通過分別連接檢測電路芯片腳1、腳16并聯(lián)的電容C2、電阻R1及其所述電容C2、電阻R1并聯(lián)接點(diǎn)相連的接地電感器L1，檢測電路芯片腳16電連接電平轉(zhuǎn)換電路芯片N2，轉(zhuǎn)換電路芯片N2通過單片機(jī)測頻電路芯片D1電連接輸出接口電路芯片，其中，轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭產(chǎn)生的電感信號通過檢測電路將開關(guān)量信號輸入電平轉(zhuǎn)換電路經(jīng)測頻電路測頻，從輸出接口輸出至上位計(jì)算機(jī)。芯片GF161-1的1腳產(chǎn)生500～1000Hz的激勵脈沖，該脈沖上升沿及高電平段對檢測電路芯片腳1上電連接的電容C2充電，電容C2充電結(jié)束后，脈沖下降沿及低電平段通過外部圖2所示電感式轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭及圖5所示電感器L1線圈放電，見圖7中的放電曲線，該放電時間長短取決于電感式轉(zhuǎn)速傳感器的電感器L1電感線圈電感值大小。電感值通過N1（GF161-1）芯片內(nèi)部的微分電路獲得。當(dāng)電感式轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭本體接近電感器L1銜鐵時，電感值增大，電平轉(zhuǎn)換電路芯片輸出低電平，當(dāng)電感式轉(zhuǎn)數(shù)測量探頭本體離開電感器L1銜鐵時，電感值變小，芯片輸出高電平。