專利名稱：新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試設(shè)備，更具體的說，本發(fā)明是關(guān)于光電轉(zhuǎn)速傳感器的測試裝置。
背景技術(shù)：
目前，我國進(jìn)入高鐵時代，對各種傳感器的要求越來越高，如對光電轉(zhuǎn)速傳感器， 要求在機車運行顛簸的惡劣條件下長期可靠使用。這就要求在設(shè)計、生產(chǎn)這類光電轉(zhuǎn)速傳 感器時不僅要有常規(guī)的測量精度測試，更要在模擬機車運行的顛簸狀態(tài)下進(jìn)行測試，以驗 證傳感器的可靠性、耐用性。 中國專利局于2007年2月7日公告了一份CN2867349Y號文獻(xiàn)，名稱為機車速度 傳感器檢測裝置，該文獻(xiàn)所提供的一種機車速度傳感器檢測裝置市電經(jīng)過一隔離變壓器 分成兩路， 一路通過一開關(guān)電源分別連接示波器和速度傳感器，示波器兩探筆接于速度傳 感器輸出端；隔離變壓器輸出另一路連接調(diào)壓器，調(diào)壓器連接橋式整流電路，橋式整流電路 輸出端接直流電動機，電容C接在直流電機的運行線圈和啟動線圈之間。其特點是能夠模 擬機車運行情況下速度傳感器的工作狀態(tài)，通過對速度傳感器輸出波形的分析，迅速判斷 其故障所在及測量其各項技術(shù)指標(biāo)。它的缺點就是只模擬了機車運行的速度變化，而沒有 模擬機車運行上下左右顛簸的狀態(tài)。它只能作為檢測故障的設(shè)備，而不能作為測試傳感器 本身的精度、可靠性、耐用性的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了光電轉(zhuǎn)速傳感器的精度測試問題。提供了一種光電轉(zhuǎn)速傳感器測試 裝備，能精確地給出一個轉(zhuǎn)速值，并獲得一個測量值，通過比較來確定被測光電轉(zhuǎn)速傳感器 的測量精度； 本發(fā)明還解決了光電轉(zhuǎn)速傳感器的可靠性、耐用性測試問題。在測試光電轉(zhuǎn)速傳 感器精度的同時，模擬機車運行的顛簸狀態(tài)，將被測光電轉(zhuǎn)速傳感器在一個維度或兩個維 度震動，以測試光電轉(zhuǎn)速傳感器的可靠性、耐用性。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試 裝備，包括測試電氣設(shè)備和機械動力設(shè)備，所述測試電氣設(shè)備包括工控機、交流伺服傳動系 統(tǒng)、電機調(diào)速系統(tǒng)；所述機械動力設(shè)備包括機架和設(shè)置在機架的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置和一個 至少一維的震動發(fā)生裝置；交流伺服傳動系統(tǒng)連接基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置，電機調(diào)速系統(tǒng)連接 震動發(fā)生裝置。 被測光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在震動發(fā)生裝置上，被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的光柵轉(zhuǎn)軸軸 端對著基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置，被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與工控機相連。 在工控機輸入一個給定值，運用變頻調(diào)速技術(shù)，交流伺服傳動系統(tǒng)可以使基準(zhǔn)轉(zhuǎn) 速發(fā)生裝置在一個與給定值誤差極小的恒定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。模擬機車運行速度的變化不斷改 變給定值，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置的轉(zhuǎn)動速度也以極小的滯后時間隨之改變。被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的光柵轉(zhuǎn)軸軸端對著基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置，工控機應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)獲得被測光電轉(zhuǎn)速 傳感器各種參數(shù)的測量值。工控機將給定值與測量值對比分析，就可以得出被測光電轉(zhuǎn)速 傳感器的精度參數(shù)。 與此同時，通過電機調(diào)速系統(tǒng)控制震動發(fā)生裝置產(chǎn)生震動，被測光電轉(zhuǎn)速傳感器
安裝在震動發(fā)生裝置上，可以模擬機車在運行的過程中發(fā)生的垂向震動和車輪的軸向竄
動。經(jīng)過一定時間的持續(xù)測試，可以判斷被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的耐用性與可靠性。 作為優(yōu)化，所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置包括與所述交流伺服傳動系統(tǒng)相連的伺服電機
和旋轉(zhuǎn)軸，伺服電機水平安裝在機架內(nèi)，伺服電機輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸的一端相連，旋轉(zhuǎn)軸的另
一端開有能使被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的光柵轉(zhuǎn)軸軸端伸入并能夠帶動光柵轉(zhuǎn)軸軸端旋轉(zhuǎn)的
孔；所述旋轉(zhuǎn)軸通過軸承座安裝在機架內(nèi)。 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置也可以是步進(jìn)電機系統(tǒng)，或液壓伺服傳動系統(tǒng)。但伺服電機具 有結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高的優(yōu)點。將被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的光柵轉(zhuǎn)軸軸端伸入能夠帶動光 柵轉(zhuǎn)軸軸端旋轉(zhuǎn)的孔內(nèi)，也是盡可能模擬光電轉(zhuǎn)速傳感器在機車實際使用時的狀況。
作為優(yōu)選，所述震動發(fā)生裝置是一維震動發(fā)生裝置。包括電動機、偏心輪、連桿和 震動輸出面板；電動機安裝在機架內(nèi)，電動機輸出軸通過偏心輪、連桿與震動輸出面板相 連。電動機通過偏心輪將電動機的旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)檫B桿的直線往復(fù)運動，連桿帶動震動輸 出面板來回震動。如果連桿與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置中的旋轉(zhuǎn)軸平行安裝，連桿帶動震動輸出 面板作相對于旋轉(zhuǎn)軸軸向震動，可以模擬機車運行中的車輪軸向竄動。當(dāng)連桿與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 發(fā)生裝置中的旋轉(zhuǎn)軸垂直安裝，連桿帶動震動輸出面板作相對于旋轉(zhuǎn)軸徑向震動，可以模 擬機車運行中的車輪上下震動。 一維震動發(fā)生裝置只模擬機車在運行的過程中發(fā)生的垂向 震動或車輪的軸向竄動，這樣結(jié)構(gòu)比較簡單。 作為優(yōu)選，所述震動發(fā)生裝置是兩維震動發(fā)生裝置。同時模擬機車在運行的過程 中發(fā)生的垂向震動和車輪的軸向竄動。這樣可以更真實地模擬光電轉(zhuǎn)速傳感器的工作條 件。 作為優(yōu)選，所述兩維震動發(fā)生裝置包括兩個電動機、兩個偏心輪、橫向連桿、橫向 滑動座、橫向滑動機構(gòu)、過渡板、垂向連桿、垂向滑動機構(gòu)、震動輸出面板；一個電動機垂直 安裝在機架內(nèi)，電動機輸出軸通過一個偏心輪、橫向連桿與橫向滑動座的一端鉸接，橫向滑 動座的另一端與過渡板的一側(cè)固定連接，過渡板通過垂向滑動機構(gòu)連接到震動輸出面板； 一個電動機水平安裝在機架內(nèi)，電動機輸出軸通過一個偏心輪與垂向連桿的一端鉸接，垂 向連桿的另一端與震動輸出面板鉸連；所述橫向滑動座通過橫向滑動機構(gòu)與機架連接。
垂直安裝的電動機使橫向連桿、橫向滑動座及過渡板作水平震動。垂向滑動機構(gòu) 由兩根導(dǎo)軌和四個滑塊組成，兩根導(dǎo)軌安裝在過渡板兩側(cè)，四個滑塊安裝在震動輸出面板 的四角。震動輸出面板可以在過渡板上作上下滑動。這樣過渡板的水平震動可以帶動震動 輸出面板也作水平震動。反過來當(dāng)震動輸出面板作垂向震動時，不會帶動過渡板作垂向震 動。橫向連桿、橫向滑動座與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置中的旋轉(zhuǎn)軸平行。過渡板與震動輸出面板 平行，過渡板上開有孔，使旋轉(zhuǎn)軸穿過過渡板。橫向滑動座通過橫向滑動機構(gòu)與機架連接， 橫向滑動機構(gòu)也由由兩根導(dǎo)軌和四個滑塊組成，兩根導(dǎo)軌上下水平安裝在機架上，四個滑 塊安裝在橫向滑動座的四角。使橫向滑動座只可作水平震動，可以消除過渡板傳遞過來的 垂向震動力。垂直安裝的電動機使震動輸出面板作相對與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置中的旋轉(zhuǎn)軸軸向震動，即模擬行車運行中的車輪軸向竄動，改變電動機的轉(zhuǎn)速，可以改變震動的頻率。
水平安裝的電動機，通過偏心輪使垂向連桿作垂向震動，垂向連桿帶動震動輸出 面板作相對與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置中的旋轉(zhuǎn)軸徑向震動?？梢阅M機車運行中車輪的上下震 動。改變電動機的轉(zhuǎn)速，可以改變震動的頻率。 作為優(yōu)選，所述橫向滑動座是箱形結(jié)構(gòu)。使橫向滑動座與過渡板是面連接，可以加 強連接。在箱形結(jié)構(gòu)的四角安裝四個滑塊，使橫向滑動座在安裝在機架上的兩根導(dǎo)軌上更 穩(wěn)定地水平滑動。 作為優(yōu)選，所述橫向連桿與垂向連桿的兩端設(shè)置有球面軸承。即由球面軸承實現(xiàn) 鉸接，因此能更好地使電動機不受影響。 所述震動輸出面板開有能安裝被測光電轉(zhuǎn)速傳感器、使被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的光 柵轉(zhuǎn)軸軸端伸入所述旋轉(zhuǎn)軸端部的孔。被測光電轉(zhuǎn)速傳感器伸入所述旋轉(zhuǎn)軸的軸端孔內(nèi)并 安裝在所述震動輸出面板上、通過航空插頭與工控機相連。被測光電轉(zhuǎn)速傳感器自帶萬向 節(jié)頭，這樣的安裝方式與實際使用是完全一致的。 作為優(yōu)選，所述工控機放置在機架內(nèi)，顯示器放置在機架的臺面上，工控機連有打 印機，打印機放置在機架內(nèi)。操作方便，可實時監(jiān)控并將測試報告打印成文。
作為優(yōu)選，所述機架的腳上都裝有滾輪，所述工控機配有不停電電源。以便現(xiàn)場使 用，即使短時斷電也不會丟失測試數(shù)據(jù)。 本發(fā)明的有益效果是提供了一個高精度的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置，可對光電轉(zhuǎn)速傳感器 進(jìn)行精度測試。同時在測試時，模擬了機車的各種運行速度變化及道路顛簸狀況，可對光電 轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行可靠性、耐用性的測試。不僅是對光電轉(zhuǎn)速傳感器電氣方面的測試，也是對 光電轉(zhuǎn)速傳感器機械結(jié)構(gòu)可靠性的測試。測試結(jié)果可靠，測試精度高，使用方便，適應(yīng)性強。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的一種外形示意圖。 圖中1.機架、2.旋轉(zhuǎn)軸、3.震動輸出面板、4.垂向滑動機構(gòu)、5.過渡板、6.橫 向滑動座、7.垂向連桿、8.球面軸承、9.偏心輪、10.電動機、12.橫向連桿、13.伺服電機、 14.顯示器、15.航空插頭、16.被測光電轉(zhuǎn)速傳感器、17.滾輪、18.打印機、19.工控機、 20.不停電電源，21.橫向滑動機構(gòu)。
具體實施例方式
下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實施例 —種新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，參見圖1、圖2，伺服電機13水平安裝在機 架1內(nèi)的上部，伺服電機13輸出軸連接到旋轉(zhuǎn)軸2的一端，旋轉(zhuǎn)軸2的另一端開有一個方 孔。被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的光柵轉(zhuǎn)軸軸端伸入方孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時，方孔帶動被測 光電轉(zhuǎn)速傳感器16的光柵轉(zhuǎn)軸軸端旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸2通過兩個軸承座連接到機架1上。
震動發(fā)生裝置采用兩維震動。 電動機10是調(diào)速電機，垂直安裝在機架1內(nèi)的下部，電動機10輸出軸朝上，通過偏心輪9、橫向連桿12與箱形的橫向滑動座6的一端鉸接，橫向滑動座6的另一端與過渡板 5固定連接，過渡板5通過垂向滑動機構(gòu)4與震動輸出面板3連接。 橫向連桿12兩端采用球面軸承8與偏心輪9及橫向滑動座6實現(xiàn)鉸接。垂向滑 動機構(gòu)4由兩根導(dǎo)軌和四個滑塊組成，導(dǎo)軌垂直安裝在過渡板5左右兩側(cè)，滑塊安裝在震動 輸出面板3的四角。 箱形的橫向滑動座6通過橫向滑動機構(gòu)21與機架1連接，兩根導(dǎo)軌水平一上一下 安裝在機架上，四個滑塊安裝在橫向滑動座6的四角。 另一電動機10水平安裝在機架1的下部，電動機10輸出軸通過偏心輪9、球面軸 承8與垂向連桿7的一端相連，垂向連桿7的另一端通過球面軸承8與震動輸出面板3相 連。 工控機19放置在機架1的左側(cè)，打印機18放置在工控機19的下面，顯示器14放 置在機架1的臺面上。 震動輸出面板3在機架1的右側(cè)。測試時，被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的光柵轉(zhuǎn)軸軸 端伸入旋轉(zhuǎn)軸2的端部孔內(nèi)，并將被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的安裝座安裝在震動輸出面板3 上。被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的光柵轉(zhuǎn)軸軸端與安裝座有自帶的萬向節(jié)連接。被測光電轉(zhuǎn) 速傳感器16的輸出線通過航空插頭15連接到工控機19上。 啟動伺服電機13，通過交流伺服傳動系統(tǒng)將伺服電機13精確控制在某個轉(zhuǎn)速，最 高可達(dá)3000轉(zhuǎn)/分。工控機19接收到被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的檢測轉(zhuǎn)速，通過對比給定 值與測定值，即可判定被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的檢測精度是否合格。不斷改變給定值，模 擬機車運行速度的變化，可測定被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的動態(tài)測試精度。
啟動兩個電動機10，帶動震動輸出面板3作相對與旋轉(zhuǎn)軸2的軸向和徑向震動，分 別調(diào)節(jié)兩個電動機IO，可模擬不同的道路顛簸程度和車輪軸向竄動。在此條件下測試被測 光電轉(zhuǎn)速傳感器16的檢測精度，就可測試被測光電轉(zhuǎn)速傳感器16的可靠性、耐用性或者說 使用壽命是否合格。 工控機19通過打印機18將測試結(jié)果打印成文。 在機架1的八個腳上都裝上滾輪17，在機架1內(nèi)裝上不停電電源20，可方便現(xiàn)場 使用。即使出現(xiàn)短時的停電，測試數(shù)據(jù)也不會丟失。 以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限 制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求
一種新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于包括測試電氣設(shè)備和機械動力設(shè)備；所述測試電氣設(shè)備包括工控機、交流伺服傳動系統(tǒng)、電機調(diào)速系統(tǒng)；所述機械動力設(shè)備包括機架和設(shè)置在機架的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置和一個至少一維的震動發(fā)生裝置；交流伺服傳動系統(tǒng)連接基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置，電機調(diào)速系統(tǒng)連接震動發(fā)生裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 發(fā)生裝置包括與所述交流伺服傳動系統(tǒng)相連的伺服電機和旋轉(zhuǎn)軸，伺服電機水平安裝在機 架內(nèi)，伺服電機輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸的一端相連，旋轉(zhuǎn)軸的另一端開有能使被測光電轉(zhuǎn)速傳感 器的光柵轉(zhuǎn)軸軸端伸入并能夠帶動光柵轉(zhuǎn)軸軸端旋轉(zhuǎn)的孔；所述旋轉(zhuǎn)軸通過軸承座安裝在 機架內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述震動 發(fā)生裝置是一維震動發(fā)生裝置，包括電動機、偏心輪、連桿和震動輸出面板；電動機安裝在 機架內(nèi)，電動機輸出軸通過偏心輪、連桿與震動輸出面板相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述震動發(fā)生 裝置是兩維震動發(fā)生裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述兩維震動 發(fā)生裝置包括兩個電動機、兩個偏心輪、橫向連桿、橫向滑動座、橫向滑動機構(gòu)、過渡板、垂 向連桿、垂向滑動機構(gòu)、震動輸出面板；一個電動機垂直安裝在機架內(nèi)，電動機輸出軸通過 一個偏心輪、橫向連桿與橫向滑動座的一端鉸接，橫向滑動座的另一端與過渡板的一側(cè)固 定連接，過渡板通過垂向滑動機構(gòu)連接到震動輸出面板；一個電動機水平安裝在機架內(nèi)，電 動機輸出軸通過一個偏心輪與垂向連桿的一端鉸接，垂向連桿的另一端與震動輸出面板鉸 接；所述橫向滑動座通過橫向滑動機構(gòu)與機架連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述橫向滑動 座是箱形結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述橫向連桿 與垂向連桿的兩端設(shè)置有球面軸承。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3或5所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述震動 輸出面板開有能安裝被測光電轉(zhuǎn)速傳感器、使被測光電轉(zhuǎn)速傳感器的光柵轉(zhuǎn)軸軸端伸入所 述旋轉(zhuǎn)軸端部的孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于所述工控機放 置在機架內(nèi)，在機架的臺面上設(shè)置有顯示器，工控機連有打印機，打印機放置在機架內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或5或9所述新型的光電轉(zhuǎn)速傳感器測試裝備，其特征在于 所述機架的腳上都裝有滾輪，所述工控機配有不停電電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)速傳感器的測試設(shè)備，目的是在模擬機車的實際運行狀態(tài)的條件下，測試光電轉(zhuǎn)速傳感器的精度、可靠性和耐用性。本發(fā)明包括測試電氣設(shè)備和機械動力設(shè)備，所述測試電氣設(shè)備包括工控機、交流伺服傳動系統(tǒng)、電機調(diào)速系統(tǒng)；所述機械動力設(shè)備包括機架和設(shè)置在機架的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置和一個至少一維的震動發(fā)生裝置；本發(fā)明測試結(jié)果可靠；測試精度高，使用方便，適應(yīng)性強。
文檔編號G01P3/36GK101769940SQ200910266258
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者劉軍, 莊小江, 阮亮 申請人:寧波市北侖恒鐵機電制造有限公司