专利名称：旋转轴与旋转轴相位差标定系统的制作方法
技术领域：
本实用新型公开的旋转轴与旋转轴相位差标定系统属测量或计量技术领域，具体涉及的是一种用于标定测量旋转轴转速和相位差(乃至扭矩)的系统。二.
背景技术：
在工业生产、科学研究、日常生活中，转速和扭矩的测量已经非常的广泛，多种情况下需要在轴转动情况下测试扭矩值，如基于容栅传感器的转轴扭矩测试系统可适用于旋转轴的转速、扭矩测试，其测试原理是将两组容栅传感器分别贴在轴的两端，利用差动容栅电容的周期性变化，通过差动脉宽调制电路和低通滤波电路处理，产生周期性变化的正弦波信号，再通过转换电路转换成脉冲信号，对两组脉冲信号之间的相位差来进行测量，从而测得转速和扭矩。但是这类装置或仪器，在电路调试时无标准输入信号，尤其是转动情况下的相位差，无法进行标定。本实用新型所设计的这套旋转轴相位差标定设备，能够按特定转速进行转动，同时能够产生特定的相位差，而且转速、相位差信号精度高，从而可解决基于转速、相位差或其组合进行测试的测试系统的标定问题。三.发明内容本实用新型发明的目的是向社会提供这种旋转轴转速与相位差的标定系统，因为这类测试系统是通过采集旋转轴转速以及不同位置的相位差来实现旋转轴转速及扭矩等参数的测试。这些参数的测试对各种机械产品的开发研究、质量检查、安全和优化控制等工作是十分重要的，如最大扭矩和转速等更是坦克、车辆等设计的重要参数。因此，本实用新型的旋转轴转速与相位差的标定系统具有广泛用途。本实用新型的技术方案包括关于旋转轴转速的标定系统和关于旋转轴相位差标定系统两个技术方案关于旋转轴转速标定系统的技术方案如下这种旋转轴标定系统，用于标定测量旋转轴转速的仪器或装置，技术特点在于该标定系统包括有一台电机及其驱动的旋转轴，固定旋转轴的支架，及支架上安装的套筒A，被标定部分是测量旋转轴转速的仪器或装置。所述的套筒A装配比较灵活，可以随意替换，用于装配多种被标定的仪器或装置。根据以上所述的旋转轴标定系统，技术特点还有a.所述的旋转轴的前端与电机轴通过联轴器连接在同轴线上并安装在一起。b.所述的旋转轴的中部可转动地(比如通过轴承A等)设置或安装在支架上。c.所述的支架上安装的套筒A由安装在支架上的外筒A 与靠随动套A安装在旋转轴上的内筒A组成。根据以上所述的旋转轴标定系统，技术特点还有所述的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置包括a.容栅旋转轴转速测试仪该容栅旋转轴转速测试仪的结构由容栅传感器、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。容栅传感器A是旋转轴转速测试信息的采集者，它由动栅A与静栅A组成，动栅A设置在内筒A外壁，静栅A 设置在外筒A内壁，外筒A与内筒A同轴线设置或安装成套筒A。差动脉宽调制电路的输入端与容栅传感器A联接，差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。或者，b.光栅旋转轴转速测试仪该光栅旋转轴转速测试仪的结构由光源Α、光栅Α、光电接收元件Α、计数电路和显示电路等测试电路组成。光栅A与旋转轴同轴线地安装在旋转轴上，光源A和光电接收元件A 正对准光栅A地设置在光栅A侧并安装在支架上。光电接收元件A输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。或者，c.霍尔旋转轴转速测试仪该霍尔旋转轴转速测试仪的结构由磁铁、霍尔传感器、计数电路和显示电路等测试电路组成。把磁铁贴在旋转轴上，霍尔传感器的探头正对准磁铁并安装在支架上。霍尔传感器输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。或者，d.磁栅旋转轴转速测试仪该磁栅旋转轴转速测试仪的结构由磁栅传感器A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。磁栅传感器A是旋转轴转速测试信息的采集者，它由动栅A与静栅A组成，动栅A设置在内筒A 外壁，静栅A设置在外筒A内壁，外筒A与内筒A同轴线设置或安装成套筒A。差动脉宽调制电路的输入端与磁栅传感器A联接，差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接， 计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。或者，e.红外旋转轴转速测试仪该红外旋转轴转速测试仪的结构由红外光源、码盘、红外接收元件、计数电路和显示电路等测试电路组成。码盘与旋转轴同轴线地安装在旋转轴上，红外光源和红外接收元件正对准码盘地设置在码盘两侧并安装在支架上。红外接收元件输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。或者， f.光电旋转轴转速测试仪该光电旋转轴转速测试仪的结构由光源、码盘、光电接收元件、 计数电路和显示电路等测试电路组成。光电接收元件输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。码盘与旋转轴同轴线地安装在旋转轴上，光源和光电接收元件正对准码盘地设置在码盘两侧并安装在支架上。或者，g.光电编码器旋转轴转速测试仪该光电编码器旋转轴转速测试仪的结构由光电编码器、计数电路和显示电路等测试电路组成。光电编码器输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。光电编码器与旋转轴同轴线地安装在旋转轴上。 根据以上所述的旋转轴标定系统，技术特点还有该标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该标定系统对测量旋转轴转速的仪器或装置进行转速标定时，旋动电机旋钮，电机显示面板上就会显示一个设定转速值给安装在支架上的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置；②.启动电机按设定转速值旋转，旋转轴就会提供一个电机旋转轴的测量转速值给安装在支架上的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置；③.重复①.、 ②.步骤或过程，对安装在支架上的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置提供了多组标定与测量的旋转轴转速值数据，按标定规定需要对多组标定与测量的转速值数据处理，从而对测量旋转轴转速的仪器或装置进行了标定。所述的上述标定步骤或标定过程之 ①.、②.、③.中，当打开电机，每给定一个转速，就给被标定仪器或装置提供了一组标定与测量的转速。根据标定转速的量程可最少划分为5组，重复①.、②.、③.标定步骤或标定过程，可得到被标定仪器或装置电路输出的标定与测量的5组转速值，这5组数据通过最小二乘法拟合，得到一条直线，该直线斜率即为灵敏度，即对被标定仪器或装置测试转速进行了标定。经过标定后测试旋转轴转速的仪器或装置具有灵敏度，被标定仪器或装置根据测试或测量的数据输出与此灵敏度相乘即可计算出转速的值。被标定仪器或装置经过标定之后具有旋转轴转速的标定等级或标定精度。关于旋转轴相位差标定系统的技术方案如下这种旋转轴相位差标定系统，用于标定测量旋转轴相位差的仪器或装置，技术特点在于该标定系统包括有一台电机及其驱动的旋转轴、旋转轴的支架及支架上安装的套筒A、旋转轴后端安装的定位座、定位座上安装的套筒B、一分度头及分度头爪上安装的短轴，被标定部分是测量旋转轴相位差的仪器或装置。所述的套筒A、套筒B装配比较灵活，可以随意替换，用于装配多种被标定的仪器或装置。根据以上所述的旋转轴相位差标定系统，技术特点还有a.所述的旋转轴的前端与电机轴通过联轴器连接在同轴线上并安装在一起。b.所述的旋转轴的中部可转动地(比如通过轴承A)设置或安装在支架上。定位座可转动地(比如通过轴承B)设置或安装在旋转轴后端，通过定位座旋转轴后端与短轴前端同轴线地设置或安装在一起，短轴前端与定位座固连一起，短轴的尾端与分度头爪固连一起。c.所述的支架上安装的套筒A由安装在支架上的外筒A与靠随动套A安装在旋转轴上的内筒A组成。d.所述的定位座上安装的套筒B由安装在定位座上的外筒B与靠随动套B安装在旋转轴上的内筒B组成。根据以上所述的旋转轴相位差标定系统，技术特点还有所述的被标定部分的测量旋转轴相位差的仪器或装置包括a.容栅旋转轴相位差测试仪该容栅旋转轴相位差测试仪的结构由旋转轴相位差测试信息的采集者-容栅传感器A与B、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。容栅传感器A由动栅A与静栅A组成，动栅A设置在内筒A外壁,静栅A设置在外筒A内壁,夕卜筒A与内筒A同轴线设置或安装成套筒A。容栅传感器B由动栅B与静栅B组成,动栅B设置在内筒B外壁,静栅B设置在外筒B内壁,夕卜筒B 与内筒B同轴线设置或安装成套筒B。差动脉宽调制电路的输入端分别与容栅传感器A、容栅传感器B联接，差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。或者，b.光栅旋转轴相位差测试仪该光栅旋转轴相位差测试仪的结构由光源A和B、光栅A和B、光电接收元件A和B、计数电路和显示电路等测试电路组成。光电接收元件A和B的输出端分别与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，光栅旋转轴相位测试仪的这些测试电路设置或安装在支架上。光栅A与旋转轴同轴线地安装在旋转轴上，光源A和光电接收元件A正对准光栅A地设置在光栅A侧并安装在支架上。光栅B与旋转轴同轴线地安装在旋转轴上，光源B和光电接收元件B正对准光栅B地设置在光栅B侧并安装在定位座上，定位座通过短轴与分度头相连接。或者，c.磁栅旋转轴相位差测试仪该磁栅旋转轴相位差测试仪的结构由旋转轴相位差测试信息的采集者-磁栅传感器A与B、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。磁栅传感器A由动栅A与静栅A组成，动栅A设置在内筒A外壁，静栅A 设置在外筒A内壁，外筒A与内筒A同轴线设置或安装成套筒A。磁栅传感器B由动栅B 与静栅B组成,动栅B设置在内筒B外壁,静栅B设置在外筒B内壁,外筒B与内筒B同轴线设置或安装成套筒B。差动脉宽调制电路的输入端分别与磁栅传感器A、磁栅传感器B联接，差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路设置或安装在支架上。根据以上所述的旋转轴相位差标定系统，技术特点还有该标定系统的标定步骤或标定过程是旋转轴转动下标定①.当该标定系统对测量旋转轴相位差的仪器或装置进行相位差标定时，首先安装好的被测量旋转轴相位差的仪器或装置的套筒A、套筒B两者间就有一个相位差，此相位差从而提供了一个高精度的相位差信号即标定相位差值给安装在支架上、套筒A上、套筒B上的被标定部分的测量旋转轴相位差的仪器或装置；②.旋动电机旋钮，电机显示面板上就会显示一个设定转速值，启动电机按设定转速值旋转，记录下该设定转速值的旋转轴上套筒A和套筒B间的相位差测量值给安装在支架上、套筒A上、套筒B上的被标定部分的测量旋转轴相位差的仪器或装置；③.由①.、②.步骤或过程使安装在支架上、套筒A上、套筒B上的被标定部分的测量旋转轴相位差的仪器或装置就会得到一组高精度的标定与测量的相位差数据；④.旋转分度头，控制套筒B的外筒旋转，使套筒 B的外筒和内筒相对旋动了一个相位角，使套筒A、套筒B间又有一个新相位差，此相位差从而提供了又一个高精度的相位差信号即标定相位差值给安装在支架上、套筒A上、套筒 B上的被标定部分的测量旋转轴相位差的仪器或装置；⑤.在④.步骤或过程下重复④.、 ②.、③.步骤或过程，使测量旋转轴相位差的仪器或装置得到了多组标定与测量的相位差数据，按标定规定需要对多组标定与测量的相位差数据处理，从而对测量旋转轴相位差的仪器或装置进行了标定。所述的上述标定步骤或标定过程之①.、②.、③.中，对每一个套筒A、套筒B两者间的相位差，当打开电机旋转就给被标定仪器或装置提供了一组标定与测量的相位差值。根据标定相位差的量程可最少划分为5组，重复④.、②.、③.标定步骤或标定过程，可得到被标定仪器或装置电路输出的标定与测量的5组相位差值，这5组数据通过最小二乘法拟合，得到一条直线，该直线斜率即为灵敏度，即对被标定仪器或装置测试转速进行了标定。经过标定后测试旋转轴相位差的仪器或装置具有灵敏度，被标定仪器或装置根据测试或测量的数据输出与此灵敏度相乘即可计算出相位差(或扭矩)的值。被标定仪器或装置经过标定之后具有旋转轴相位差(或扭矩)的标定等级或标定精度。本实用新型的旋转轴相位差标定系统优点有1.本实用新型为旋转轴的转速和基于相位差的扭矩测试设备提供一个标定系统，具有实用意义；同时对提高旋转轴的转速和基于相位差的扭矩测试设备的标定精度同样具有重要意义；2.本实用新型的旋转轴相位差标定系统特别适用于通过旋转轴转速与轴不同相位差来计算扭矩的测试设备进行标定，可以直接通过本发明的旋转轴相位差标定系统测试或实验，利用测试或实验所提供的数据与参数，与本实用新型的标定系统所标定的转动信号和相位差信号相比较，实现一些测试设备对旋转轴的转速和相位差的标定；3.本实用新型的旋转轴相位差标定系统结构简单且灵活，旋转轴的转速可调，套筒可更换，套筒之间的距离也可调，操作方便，应用广泛；4.本实用新型的旋转轴相位差标定系统技术方案主要是克服现有技术中无法对转速、 扭矩测试系统进行标定的问题，这种旋转轴相位差校准系统值得采用和推广。
四.
本实用新型的说明书附图共有1幅图1为旋转轴相位差标定系统结构示意图；在图中采用了统一标号，即同一物件在图中用同一标号。在图中1.电机；2.电机旋钮；3.电机显示面板；4.电机座；5.联轴器(左)；6.联轴器(右)；7.随动套A;8.待标定测试仪器或装置的测试电路；9.支架；10.底板；11.随动套B;12.定位座；13.短轴； 14.分度头；15.分度头座；16.电机轴；17.旋转轴；18.套筒A的外筒A (静栅筒A) ；19.套筒A的内筒A(动栅筒Α) ；20.轴承A;21.套筒B的外筒B (静栅筒B) ；22.套筒B的内筒 B(动栅筒B) ；23.轴承B;24.分度头爪；25.手柄。
五.具体实施方式
本实用新型的旋转轴相位差标定系统的非限定实施例包括关于旋转轴转速标定系统实施例和关于旋转轴相位差标定系统实施例两部分。第一部分.关于旋转轴转速标定系统的实施例实施例一.旋转轴标定系统该例的这种旋转轴标定系统，用于标定测量旋转轴转速的仪器或装置，该旋转轴转速标定系统具体结构可用图1示出，该标定系统包括有一台电机1及其驱动的电机轴 16，旋转轴电机轴16的前端与旋转轴17通过联轴器5-6连接在同轴线上。固定旋转轴17 的支架9，旋转轴17的中部如通过轴承A00)可转动地设置或安装在支架9上。支架9上还安装着套筒A，套筒A由安装在支架9上的外筒A (18)与靠随动套A (7)安装在旋转轴17 上的内筒A(19)组成。该例的被标定部分是测量旋转轴转速的仪器或装置是容栅旋转轴转速测试仪。该容栅旋转轴转速测试仪的结构由容栅传感器、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。容栅传感器A是旋转轴转速测试信息的采集者，它由动栅A与静栅A组成，动栅A设置在内筒A(19)外壁，静栅A设置在外筒A(18)内壁，外筒A(18)与内筒A(19)同轴线设置或安装成套筒Α。差动脉宽调制电路的输入端与容栅传感器A联接， 差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路(8)设置或安装在支架9上。 该标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对容栅旋转轴转速测试仪进行转速标定时，旋动电机1的旋钮2，电机1的显示面板3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9上的被标定部分的容栅旋转轴转速测试仪的容栅传感器A、差动脉宽调制电路、 计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机1按设定转速值旋转，旋转轴17就会提供一个电机1的旋转轴17测量转速值给安装在支架9上的容栅旋转轴转速测试仪的容栅传感器A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、②.步骤或过程，对安装在支架9上的容栅旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对多组标定与测量的转速值数据处理，从而对容栅旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的上述标定步骤或标定过程之①.、②.、③.中，当打开电机1，每给定一个转速，就给被标定仪器或装置一容栅旋转轴转速测试仪提供了一组标定与测量的转速。根据标定转速的量程该例可最少划分为5组，重复①.、②.、③.标定步骤或标定过程，可得到容栅旋转轴转速测试仪电路输出的标定与测量的5组转速值，这5组数据通过最小二乘法拟合，得到一条直线，该直线斜率即为灵敏度，即对容栅旋转轴转速测试仪测试转速进行了标定。经过标定后的容栅旋转轴转速测试仪具有灵敏度，容栅旋转轴转速测试仪可根据测试或测量的数据输出与此灵敏度相乘即可计算出旋转轴17转速的值。被标定仪器或装置一容栅旋转轴转速测试仪经过标定之后具有旋转轴转速的标定等级或标定精度。该例的容栅旋转轴转速测试仪的被标定实施如下容栅栅数N = 200，测试仪计数电路晶振频率为f = 1MHZ，转速Y取值范围为100 2500转/分，测试电路将容栅传感器采集的转速信号转换为与之有关的正弦波，计数电路计算正弦波频率并输出，因此，测试电路输出的是正弦波频率X，其值与测试电路所选的晶振频率有关。按照以上的标定步骤或过程， 在100 2500转/分的转速范围内取100、500、1000、1500、2000、2500转/分依次作为设
定转速值Y，测试仪相应得到六个输出值X。得到标定数据如下表所示
Y (转/分)1005001000150020002500 rX (脉冲/分)20020. 299833. 4199335. 6301509.6397351. 2495867. 6将得到的六组数据Y、X用最小二乘法拟合，得到拟合后曲线数学表达式Y = 0. 005025X，其中令J = O. 005025(转/脉冲)，即J为测试仪灵敏度。通过标定后，由测试电路输出值X和J值可以得到旋转轴的转速值Y。实施例二.旋转轴标定系统该例的旋转轴标定系统结构大体可用图I示出，该标定系统的结构如实施例一中所述的不作重述。该例的旋转轴转速标定系统与实施例一的旋转轴转速标定系统不同点有1.该例的旋转轴转速标定系统的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置是光栅旋转轴转速测试仪，该光栅旋转轴转速测试仪的结构由光源A、光栅A、光电接收元件A、计数电路和显示电路等组成。光栅A与旋转轴17同轴线地安装在旋转轴17上，光源A和光电接收元件A正对准光栅A地设置在光栅A—侧(针对筒状光栅)或两侧(针对饼状光栅， 光源A和光电接收元件A也正对准更好)并安装在支架9上。光电接收元件A输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路设置或安装在支架9上。系统运行时，光源A和光电接收元件A同时工作。旋转轴17转动时，光栅A随其转动，而光源A和光电接收元件A静止不动。 这样随着光栅A的旋转，就会产生明暗相间的光线，光电接收元件A接收到光线，就把光信号转换成电信号，明光线输出高电平，暗光线输出低电平，因此输出一连串代表旋转轴转速的测试脉冲。2.该例的标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对光栅旋转轴转速测试仪进行转速标定时，旋动电机I的旋钮2,电机I的显示面板3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9等上的被标定部分的光栅旋转轴转速测试仪的光源A、光栅A、光电接收元件A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机 I按设定转速值旋转，旋转轴17就会提供一个电机I的旋转轴17测量转速值给安装在支架 9等上的光栅旋转轴转速测试仪的光源A、光栅A、光电接收元件A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、②.步骤或过程，对安装在支架9等上的光栅旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对5组 (或多组)标定与测量的转速值数据处理，从而对光栅旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的旋转轴标定系统其余未述的，全同于实施例一中所述的，不再重述。实施例三.旋转轴标定系统该例的旋转轴标定系统结构大体可用图I示出，该标定系统的结构如实施例一中所述的不作重述。该例的旋转轴转速标定系统与实施例一、实施例二的旋转轴转速标定系统不同点有1.该例的旋转轴转速标定系统的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置是霍尔旋转轴转速测试仪，该霍尔旋转轴转速测试仪的结构由磁铁、霍尔传感器、计数电路和显示电路等测试电路组成。把磁铁贴在旋转轴17上，霍尔传感器的探头正对准磁铁并安装在支架9上。霍尔传感器输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路设置或安装在支架9上。旋转轴17转动时，磁铁随其转动，而霍尔传感器静止不动。这样随着磁铁的旋转，霍尔传感器就会输出一连串测试旋转轴转速的脉冲。2.该例的标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对霍尔旋转轴转速测试仪进行转速标定时，旋动电机1 的旋钮2，电机1的显示面板3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9等上的被标定部分的霍尔旋转轴转速测试仪的磁铁、霍尔传感器、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机1按设定转速值旋转，旋转轴17就会提供一个电机1的旋转轴17测量转速值给安装在支架9等上的霍尔旋转轴转速测试仪的磁铁、霍尔传感器、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、②.步骤或过程，对安装在支架9等上的霍尔旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对5组(或多组)标定与测量的转速值数据处理，从而对霍尔旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的旋转轴标定系统其余未述的，全同于实施例一、实施例二中所述的， 不再重述。实施例四.旋转轴标定系统该例的旋转轴标定系统具体结构可用图1示出，该标定系统的结构如实施例一中所述的不作重述。该例的旋转轴转速标定系统与实施例一 实施例三的旋转轴转速标定系统不同点有1.该例的旋转轴转速标定系统的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置是磁栅旋转轴转速测试仪。该磁栅旋转轴转速测试仪的结构由磁栅传感器A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。磁栅传感器A是旋转轴转速测试信息的采集者，它由动栅A与静栅A组成，动栅A设置在内筒A外壁，静栅A设置在外筒A内壁，夕卜筒A与内筒A同轴线设置或安装成套筒A。差动脉宽调制电路的输入端与磁栅传感器A联接，差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路设置或安装在支架9上。 2.该例的标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对磁栅旋转轴转速测试仪进行转速标定时，旋动电机1的旋钮2，电机1的显示面板3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9等上的被标定部分的磁栅旋转轴转速测试仪的磁栅传感器A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机1按设定转速值旋转，旋转轴 17就会提供一个电机1的旋转轴17测量转速值给安装在支架9等上的磁栅旋转轴转速测试仪的磁栅传感器A、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、 ②.步骤或过程，对安装在支架9等上的磁栅旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对5组(或多组)标定与测量的转速值数据处理， 从而对磁栅旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的旋转轴标定系统其余未述的，全同于实施例一 实施例三中所述的，不再重述。实施例五.旋转轴标定系统该例的旋转轴标定系统结构大体可用图1示出，该标定系统其的结构如实施例一中所述的不作重述。该例的旋转轴转速标定系统与实施例一 实施例四的旋转轴转速标定系统不同点有1.该例的旋转轴转速标定系统的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置是红外旋转轴转速测试仪。该红外旋转轴转速测试仪的结构由红外光源、码盘、红外接收元件、计数电路和显示电路等测试电路组成。码盘与旋转轴17同轴线地立装在旋转轴 17上，红外光源和红外接收元件正对准码盘地设置在码盘两侧(针对饼状码盘，红外光源和红外接收元件也正对准更好)并安装在支架9上。红外接收元件输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路设置或安装在支架9上。系统运行时，红外光源和红外接收元件同时工作。旋转轴17转动时，码盘随其转动，而红外光源和红外接收元件静止不动。这样随着码盘的旋转，就会产生明暗相间的光线。红外接收元件接收到红外线，就把红外信号转换成电信号，明光线输出高电平，暗光线输出低电平，因此输出一连串测试旋转轴转速的脉冲。2.该例的标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对红外旋转轴转速测试仪进行转速标定时，旋动电机I的旋钮2，电机I的显示面板3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9等上的被标定部分的红外旋转轴转速测试仪的红外光源、码盘、红外接收元件、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机I按设定转速值旋转，旋转轴17就会提供一个电机I的旋转轴17测量转速值给安装在支架9等上的红外旋转轴转速测试仪的红外光源、码盘、红外接收元件、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、②.步骤或过程，对安装在支架9等上的红外旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对5组(或多组)标定与测量的转速值数据处理，从而对红外旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的旋转轴标定系统其余未述的，全同于实施例一 实施例四中所述的，不再重述。实施例六.旋转轴标定系统该例的旋转轴标定系统结构大体可用图I示出，该标定系统的结构如实施例一中所述的不作重述。该例的旋转轴转速标定系统与实施例一 实施例五的旋转轴转速标定系统不同点有1.该例的旋转轴转速标定系统的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置是光电旋转轴转速测试仪。该光电旋转轴转速测试仪的结构由光源、码盘、光电接收元件、计数电路和显示电路等测试电路组成。光电接收元件输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路设置或安装在支架9上。码盘与旋转轴17同轴线地安装在旋转轴17上，光源和光电接收元件正对准码盘地设置在码盘两侧(针对饼状码盘，光源和光电接收元件也正对准更好)并安装在支架9上。系统运行时，光源和光电接收元件同时工作。旋转轴17转动时，码盘随其转动，而光源和光电接收元件静止不动。这样随着码盘的旋转，就会产生明暗相间的光线。光电接收元件接收到光线，就把光信号转换成电信号，明光线输出高电平， 暗光线输出低电平，因此输出一连串代表旋转轴转速的测试脉冲。2.该例的标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对光电旋转轴转速测试仪进行转速标定时， 旋动电机I的旋钮2，电机I的显示面板3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9等上的被标定部分的光电旋转轴转速测试仪的光源、码盘、光电接收元件、差动脉宽调制电路、 计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机I按设定转速值旋转，旋转轴17就会提供一个电机I的旋转轴17测量转速值给安装在支架9等上的光电旋转轴转速测试仪的光源、码盘、光电接收元件、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、 ②.步骤或过程，对安装在支架9等上的光电旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对5组(或多组)标定与测量的转速值数据处理， 从而对光电旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的旋转轴标定系统其余未述的，全同于实施例一 实施例五中所述的，不再重述。实施例七.旋转轴标定系统该例的旋转轴标定系统具体结构大体可用图1示出，该标定系统的结构如实施例一中所述的不作重述。该例的旋转轴转速标定系统与实施例一 实施例六的旋转轴转速标定系统不同点有1.该例的旋转轴转速标定系统的被标定部分的测量旋转轴转速的仪器或装置是光电编码器旋转轴转速测试仪。该光电编码器旋转轴转速测试仪的结构由光电编码器、计数电路和显示电路等测试电路组成。光电编码器由光源、码盘、光电接收元件集成， 光电编码器的光电接收元件输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，以上这些测试电路可用公知公用技术进行设计实现，这些测试电路设置或安装在支架9 上。光电编码器与旋转轴17同轴线地安装在旋转轴上。旋转轴17转动时，光电编码器的码盘随旋转轴转动，而光电编码器静止不动。这样随着码盘的旋转，就会产生一连串代表旋转轴转速的测试脉冲。2.该例的标定系统的标定步骤或标定过程是①.当该例的标定系统对光电编码器旋转轴转速测试仪进行转速标定时，旋动电机1的旋钮2，电机1的显示面板 3上就会显示一个设定转速值给安装在支架9等上的被标定部分的光电编码器旋转轴转速测试仪的光电编码器、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。②.启动电机1按设定转速值旋转，旋转轴17就会提供一个电机1的旋转轴17测量转速值给安装在支架9等上的光电编码器旋转轴转速测试仪的光电编码器、差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路。③.重复①.、②.步骤或过程，对安装在支架9等上的光电编码器旋转轴转速测试仪提供了多组标定与测量的旋转轴17转速值数据，按标定规定需要对5 组(或多组)标定与测量的转速值数据处理，从而对光电编码器旋转轴转速测试仪进行了标定。该例的旋转轴标定系统其余未述的，全同于实施例一 实施例六中所述的，不再重述。第二部分.关于旋转轴相位差标定系统的实施例实施例一.旋转轴相位差标定系统该例的这种旋转轴相位差标定系统，用于标定测量旋转轴相位差的仪器或装置， 该标定系统具体结构可用图1示出，该旋转轴相位差标定系统包括有一台电机1及其驱动的电机轴16，电机轴16的前端与旋转轴17通过联轴器5-6连接在同轴线上。固定旋转轴 17的支架9，旋转轴17的中部如通过轴承AQO)可转动地设置或安装在支架9上。支架9 上还安装着套筒A，套筒A由安装在支架9上的外筒A(18)与靠随动套A(7)安装在旋转轴 17上的内筒A(19)组成。定位座12如通过轴承B 可转动地设置或安装在旋转轴17后端，通过定位座12旋转轴17后端与短轴13前端同轴线地设置或安装在一起，短轴13前端与定位座12固连一起，短轴13的尾端与分度头爪M固连一起。定位座12上安装的套筒 B由安装在定位座12上的外筒^21)与靠随动套B(Il)安装在旋转轴17上的内筒^22) 组成。该例的被标定部分是测量旋转轴相位差的仪器或装置一容栅旋转轴相位差测试仪。 该容栅旋转轴相位差测试仪的结构由旋转轴相位差测试信息的采集者-容栅传感器A与B、
11差动脉宽调制电路、计数电路和显示电路等测试电路组成。容栅传感器A由动栅A与静栅 A组成,动栅A设置在内筒A(19)外壁,静栅A设置在外筒A(18)内壁,夕卜筒A(18)与内筒 A(19)同轴线设置或安装成套筒A。容栅传感器B由动栅B与静栅B组成，动栅B设置在内筒B (22)外壁，静栅B设置在外筒B (21)内壁，外筒B (21)与内筒B (22)同轴线设置或安装成套筒B。差动脉宽调制电路的输入端分别与容栅传感器A、容栅传感器B联接，差动脉宽调制电路输出端与计数电路输入端联接，计数电路输出端与显示电路联接，这些测试电路
(8)设置或安装在支架9上。该标定系统的标定步骤或标定过程是在旋转轴17转动下标定①.当该标定系统对容栅旋转轴相位差测试仪进行相位差标定时，首先安装好的被测量旋转轴相位差的仪器或装置一容栅旋转轴相位差测试仪的套筒A、套筒B两者间就有一个相位差，它的两套测试电路得出的信号有一个初始相位差x，此相位差从而提供了一个高精度的相位差信号即标定相位差值给安装在支架上、套筒A上、套筒B上的被标定部分的容栅旋转轴相位差测试仪。②.旋动电机17的旋钮2，电机I的显示面板3上就会显示一个设定转速值，启动电机I按设定转速值旋转，记录下该设定转速值的旋转轴17上套筒A和套筒B间的相位差测量值给安装在支架9上、套筒A上、套筒B上的被标定部分的容栅旋转轴相位差测试仪。③.由①.、②.步骤或过程使安装在支架9上、套筒A上、套筒B上的容栅旋转轴相位差测试仪就会得到一组高精度的标定与测量的相位差数据旋转分度头14，控制套筒B的外筒旋转一个转角dx，使套筒B的外筒和内筒相对旋动了一个相位角， 这样两套测试电路得出的信号就会有一个相位差的新变化A x，使套筒A、套筒B间又有一个新相位差，此相位差从而提供了又一个高精度的相位差信号即标定相位差值给安装在支架9上、套筒A上、套筒B上的容栅旋转轴相位测试仪。⑤.在④.步骤或过程下重复④.、 ②.、③.步骤或过程，使容栅旋转轴相位差测试仪得到了多组标定与测量的相位差数据， 按标定规定需要对多组标定与测量的相位差数据处理，从而对测量旋转轴相位差的仪器或装置进行了标定。该例的上述标定步骤或标定过程之①.、②.、③.中，对每一个套筒A、套筒B两者间的相位差，当打开电机I旋转就给被标定的容栅旋转轴相位差测试仪提供了一组标定与测量的相位差值。根据标定相位差的量程可最少划分为5组，该例按量程划分为5 组，重复④.、②.、③.标定步骤或标定过程，得到测试电路输出的5组相位差值，得到容栅旋转轴相位差测试仪电路输出的标定与测量的5组相位差值，这5组数据通过最小二乘法拟合，得到一条直线，该直线斜率即为灵敏度，即对被标定仪器或装置一容栅旋转轴相位差测试仪测试相位差进行了标定。经过标定后容栅旋转轴相位差测试仪具有灵敏度，容栅旋转轴相位差测试仪根据测试或测量的数据输出与此灵敏度相乘即可计算出相位差(或扭矩)的值。容栅旋转轴相位差测试仪经过标定之后具有旋转轴相位差(或扭矩)的标定等级或标定精度。该例的容栅旋转轴相位差测试仪的被标定实施如下容栅栅数N = 200, 转速取值范围为100 2500转/分，转角Y取值范围0.1° -0.4°作为提供给测试仪的相位差信号，计数电路晶振频率为f = IOMHz,测试电路将容栅传感器A、B采集的转速信号分别转换为与之有关的脉冲信号A、B，计数电路给出脉冲信号A、B上升沿的时间差值，因此，测试电路输出的是两组容栅传感器因相位差异而产生的脉冲个数X，其值与测试电路所选的晶振频率有关。转速恒定为(500/3)转/分，将分度头依次转动0. 1,0. 15,0. 2,0. 25、 0. 3、0. 4度，作为标定设置值Y，每转动一次按照以上步骤或过程进行标定并得到相应的电路输出X。得到标定数据如下表所示[0040]
权利要求1.一种旋转轴标定系统，用于标定测量旋转轴转速的仪器或装置，特征在于该标定系统包括有一台电机及其驱动的旋转轴、固定旋转轴的支架及支架上安装的套筒A。
2.根据权利要求1所述的旋转轴标定系统，特征在于a.所述的旋转轴的前端与电机轴通过联轴器连接在同轴线上；b.所述的旋转轴的中部可转动地设置或安装在支架上；c.所述的支架上安装的套筒A由安装在支架上的外筒A与靠随动套A安装在旋转轴上的内筒A组成。
3.一种旋转轴相位差标定系统，用于标定测量旋转轴相位差的仪器或装置，特征在于 该标定系统包括有一台电机及其驱动的旋转轴、旋转轴的支架及支架上安装的套筒AJ^ 转轴后端安装的定位座、定位座上安装的套筒B、一分度头及分度头爪上安装的短轴。
4.根据权利要求3所述的旋转轴相位差标定系统，特征在于a.所述的旋转轴的前端与电机轴通过联轴器连接在同轴线上；b.所述的旋转轴的中部可转动地设置或安装在支架上；定位座可转动地设置或安装在旋转轴后端，通过定位座旋转轴后端与短轴前端同轴线地设置或安装在一起，短轴前端与定位座固连一起，短轴的尾端与分度头爪固连一起；c.所述的支架上安装的套筒A由安装在支架上的外筒A与靠随动套A安装在旋转轴上的内筒A组成；d.所述的定位座上安装的套筒B由安装在定位座上的外筒B与靠随动套B安装在旋转轴上的内筒B组成。
专利摘要本实用新型公开的旋转轴与旋转轴相位差标定系统属测量或计量技术领域，该标定系统包括有一台电机及其驱动的旋转轴，旋转轴的支架，支架上安装的套筒A，旋转轴后端安装的定位座，定位座上安装的套筒B，一分度头及分度头爪上安装的短轴等，优点有该标定系统克服现有技术中无法对转速、相位差(扭矩)测试仪器进行标定的问题，为旋转轴转速和相位差(扭矩)测试仪器提供一个标定仪器及其标定精度，具有实用意义，能实现对一些如容栅、光栅、霍尔、磁栅、红外、光电、光电编码器等旋转轴转速测试仪及容栅、光栅、磁栅等旋转轴相位测试仪等进行标定；本实用新型的标定系统结构简单且灵活，旋转轴的转速可调，套筒可更换，套筒之间的距离也可调，操作方便，应用广泛。
文档编号G01P21/02GK202305561SQ201120190279
公开日2012年7月4日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者付永乐, 刘飞, 张红艳, 张艳兵, 靳鸿, 马铁华 申请人:中北大学