本實用新型實施例涉及機械測控領域，尤其是一種測速系統(tǒng)及旋翼飛行器。

背景技術：

隨著科技的快速發(fā)展，無人機現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用在城市管理、視頻拍攝、搶險救災、氣象監(jiān)測、遙感測繪、電力檢查等諸多領域?，F(xiàn)有的無人機一般采用小型航空汽油機，具有重量輕、結構簡單的等優(yōu)點。在使用時，無人機的飛行速度一般通過控制發(fā)動機的轉速來實現(xiàn)，這時操縱人員就需要監(jiān)控發(fā)動機的轉速或者控制發(fā)動機的轉速在一定的范圍內(nèi)，所以發(fā)動機轉速檢測精度就變得十分關鍵。

傳統(tǒng)的發(fā)動機轉速測量一般采用在轉動部件上嵌入磁珠，或者通過在轉動軸上外接感光元件來實現(xiàn)。但是，嵌入磁珠會影響發(fā)動機轉動部件的動平衡，并且會由于工作環(huán)境的變化，使得磁力信號強度不穩(wěn)定而影響測量精度。在使用感光元件測量時通常對工作環(huán)境要求較高；而發(fā)動機的工作過程中產(chǎn)生的油污以及大氣中的塵埃會覆蓋在感光元件上，從而影響對發(fā)動機轉速的測量精度。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例主要解決的技術問題是提供一種測量精度高的測速系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本實用新型創(chuàng)造的實施例采用的一個技術方案是：提供一種測速系統(tǒng)，包括：

轉動軸；

固定臺，所述固定臺開設有軸孔，所述轉動軸一端插入并穿出所述軸孔；

轉動臺，所述轉動臺與所述轉動軸插入并穿出所述軸孔的一端連接，所述轉動臺隨所述轉動軸同步轉動；

磁性裝置，所述磁性裝置設置在所述轉動臺面向所述固定臺的一側，所述磁性裝置隨所述轉動臺的轉動做周向運動，所述磁性裝置周期性的改變周向運動路徑一定范圍內(nèi)任意一點處的磁場強度；

霍爾傳感器，所述霍爾傳感器設置在所述固定臺面向所述轉動臺的一側，且所述霍爾傳感器位于所述磁性裝置周向運動路徑下方，所述霍爾傳感器將所在位置處的磁場強度變化轉化為波形信號；

信號處理裝置，所述信號處理裝置與所述霍爾傳感器連接，并對所述霍爾傳感器生成的波形信號進行信號處理。

可選地，所述磁性裝置包括：

第一磁極，所述磁極設置在所述轉動臺面向所述固定臺的一側；

第二磁極，所述第二磁極設置在所述轉動臺面向所述固定臺的一側，所述第二磁極位于所述第一磁極周向運動的路徑上，且所述第二磁極的磁性與所述第一磁極的磁性相反；

所述第一磁極與第二磁極隨所述轉動臺的轉動做周向運動，以使所述霍爾傳感器周期性的獲取兩個方向相反的波形信號。

可選地，所述第一磁極與所述第二磁極位于同一直線上，以使所述霍爾傳感器周期性的獲取兩個間隔時間相同方向相反的波形信號。

可選地，信號處理裝置包括：承載件；

所述承載件設置在所述固定臺面向所述轉動臺的一側，所述承載件部分部位位于所述磁性裝置周向運動路徑下方，所述霍爾傳感器設置在所述承載件上。

可選地，所述承載件構造成階梯狀，所述磁性裝置設置在所述承載件位于所述磁性裝置周向運動路徑下方的側壁上。

可選地，所述承載件的至少一個階面位于所述轉動臺的邊緣下方，以限定所述轉動臺面向所述固定臺方向上的自由度。

可選地，所述信號處理裝置包括：

信號放大器，所述信號放大器與所述霍爾傳感器連接，所述信號放大器用于對所述霍爾傳感器輸出的波形信號進行放大處理。

可選地，所述信號處理裝置包括：

信號跟隨裝置，所述信號跟隨裝置與所述信號放大連接，所述信號跟隨裝置用于對所述信號放大器輸出的信號進行隔離。

可選地，所述信號處理裝置包括：

信號整形裝置，所述信號整形裝置與所述信號跟隨裝置連接，所述信號整形裝置用于對所述信號跟隨裝置輸出的信號進行整形處理；

信號采集裝置，所述信號采集裝置與所述信號整形裝置連接，所述信號采集裝置根據(jù)預設規(guī)則對所述信號整形裝置輸出的信號進行采集；

信號發(fā)送裝置，所述信號發(fā)送裝置與所述信號采集裝置連接，所述信號發(fā)送裝置將所述信號采集裝置輸出的信號進行無線傳輸。

為解決上述技術問題本實用新型實施例還提供一種旋翼飛行器，所述旋翼飛行器包括發(fā)動機，所述發(fā)動機上設有上述文件中所述的測速系統(tǒng)。

本實用新型實施例的有益效果是：通過在轉動臺上設置隨轉動臺同步進行轉動的磁性裝置，固定臺上設置能夠檢測出磁性變化的霍爾傳感器，使霍爾傳感器能夠周期性的獲取轉動臺轉動時磁性裝置引起的磁場強度變化，并將該磁場強度變化轉換為波形信號，通過對該波形信號進行統(tǒng)計，即能夠得到被測物的轉速，由于磁性裝置與霍爾傳感器分別設置在轉動臺與固定臺的表面，不會對被測物產(chǎn)生影響，且無接觸性摩擦，而且使用磁場變化來測速非光學測速，所以也能應對更多使用環(huán)境，抗油污、抗干擾，因而測量精度極高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例測速系統(tǒng)主視圖；

圖2為本實用新型實施例測速系統(tǒng)整體結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例信號處理裝置結構框圖；

圖4為本實用新型實施例信號采集裝置電平信號時序圖。

附圖標記說明：1、信號處理裝置；2、霍爾傳感器；3、第一磁極； 4、第二磁極；5、轉動臺；6、固定臺；7、轉動軸；11、信號放大器； 12、信號跟隨裝置；13、信號整形裝置；14、信號采集裝置；15、信號發(fā)送裝置。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行更詳細的說明。需要說明的是，當元件被表述“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。當一個元件被表述“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。本說明書所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本說明書中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用于限制本實用新型。本說明書所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請參閱圖1和圖2，圖1為本實施例測速系統(tǒng)主視圖；圖2為本實施例測速系統(tǒng)整體結構示意圖。

如圖1和圖2所示，一種測速系統(tǒng)，包括：轉動軸7、固定臺6、轉動臺5、磁性裝置、霍爾傳感器2和信號處理裝置1。其中，所述固定臺6開設有軸孔，所述轉動軸7一端插入并穿出所述軸孔；所述轉動臺5與所述轉動軸7插入并穿出所述軸孔的一端連接，所述轉動臺5隨所述轉動軸7同步轉動；所述磁性裝置設置在所述轉動臺5面向所述固定臺6的一側，所述磁性裝置隨所述轉動臺5的轉動做周向運動，所述磁性裝置周期性的改變周向運動路徑一定范圍內(nèi)任意一點處的磁場強度；所述霍爾傳感器2設置在所述固定臺6面向所述轉動臺5的一側，且所述霍爾傳感器2位于所述磁性裝置周向運動路徑下方，所述霍爾傳感器2將所在位置處的磁場強度變化轉化為波形信號；所述信號處理裝置1與所述霍爾傳感器2連接，并對所述霍爾傳感器2生成的波形信號進行信號處理。

具體地，轉動軸7為被測速物的轉軸，被測速物具體是指各類型的發(fā)動機或者電機。

固定臺6具體構造成圓形，固定臺6側壁上隆起形成耳部(未標識)，耳部上開設有固定孔(未標識)。固定臺6通過插入固定孔內(nèi)的螺釘與其他物體進行固定，固定臺6的具體形狀不局限于圓形，根據(jù)具體應用場景的不同，固定臺6的形狀能夠為(不限于)：方形、橢圓形或其他多變。

固定臺6的中間位置開設有軸孔，轉動軸7插入到該軸孔內(nèi)，軸孔的直徑大于轉動軸7的直徑，轉動軸7能夠在軸孔內(nèi)進行非接觸轉動。

在一些選擇性實施例中，為限制轉動軸7在轉動時出現(xiàn)橫向抖動，進而與軸孔側壁接觸發(fā)生摩擦，軸孔內(nèi)設置有軸承(圖未示)，軸孔與軸承外圈過盈配合，軸承內(nèi)圈與轉動軸7過盈配合。

轉動臺5具體構造成圓形，轉動臺5端部與轉動軸7插入并穿出軸孔一端的端部固定連接，轉動臺5隨轉動軸7同步轉動。轉動臺5的具體形狀不局限與此，根據(jù)具體應用場景的不同，轉動臺5能夠為橢圓、三角形、四邊形或者其他多邊形。

磁性裝置是由永磁體制成的點狀物，構成本實施例的磁性裝置能夠為天然磁石或者人造磁體。

霍爾傳感器2是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器，磁場變化反應與霍爾傳感器2上會產(chǎn)生霍爾電壓，霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低?；魻杺鞲衅?轉換的波形信號為電壓脈沖波形。

信號處理裝置1主要是由電子元器件和相應的驅動電路組成，用于對霍爾傳感器2獲取的波形信號進行放大、隔離、整形、采樣和傳輸處理。但信號處理裝置1的作用不局限于上述列舉的用途，根據(jù)具體應用場景的不同，信號處理裝置1還能夠采用現(xiàn)有技術中其他信號處理方法，如反轉或者加密等。

上述實施方式通過在轉動臺5上設置隨轉動臺5同步進行轉動的磁性裝置，固定臺6上設置能夠檢測出磁性變化的霍爾傳感器2，使霍爾傳感器2能夠周期性的獲取轉動臺5轉動時磁性裝置引起的磁場強度變化，并將該磁場強度變化轉換為波形信號，通過對該波形信號進行統(tǒng)計，即能夠得到被測物的轉速，由于磁性裝置與霍爾傳感器2分別設置在轉動臺5與固定臺6的表面，不會對被測物產(chǎn)生影響，且無接觸性摩擦，而且使用磁場變化來測速非光學測速，所以也能應對更多使用環(huán)境，抗油污、抗干擾，因而測量精度極高。

在一些選擇性實施例中，磁性裝置包括：第一磁極3和第二磁極4。所述磁極設置在所述轉動臺5面向所述固定臺6的一側；所述第二磁極 4設置在所述轉動臺5面向所述固定臺6的一側，所述第二磁極4位于所述第一磁極3周向運動的路徑上，且所述第二磁極4的磁性與所述第一磁極3的磁性相反。

所述第一磁極3與第二磁極4隨所述轉動臺5的轉動做周向運動，以使所述霍爾傳感器2周期性的獲取兩個方向相反的波形信號。第一磁極3具體為S極，第二磁極4具體為N極，或者相反。與第一磁極3與第二磁極4相對應的，本實施方式中，霍爾傳感器2具體為雙極鎖存型霍爾探頭。轉動臺5轉動時，第一磁極3與第二磁極4相繼經(jīng)過雙極鎖存型霍爾探頭上方并產(chǎn)生對應波形。當具有N極的第二磁極4經(jīng)過雙極鎖存型霍爾探頭上方時產(chǎn)生高電平，當具有S極的第一磁極3經(jīng)過雙極鎖存型霍爾探頭上方時產(chǎn)生低電平。

本實施方式中，雙極鎖存型霍爾探頭能夠在第一磁極3與第二磁極 4經(jīng)過時分別產(chǎn)生不同波形，通過對波形的觀察和統(tǒng)計，即能夠得出被測物的轉速，即使在出現(xiàn)意外，第一磁極3或者第二磁極4出現(xiàn)了損壞時，也能夠進行正常的測速。

在一些選擇性實施例中，所述第一磁極3與所述第二磁極4位于同一直線上，以使所述霍爾傳感器2周期性的獲取兩個間隔時間相同方向相反的波形信號。第一磁極3與第二磁極4位于同一直線上有利于后期處理時對波形信號進行定時采樣。

在一些選擇性實施例中，信號處理裝置1包括：承載件(未標識)；所述承載件設置在所述固定臺6面向所述轉動臺5的一側，所述承載件部分部位位于所述磁性裝置周向運動路徑下方，所述霍爾傳感器2設置在所述承載件上。所述承載件構造成階梯狀，所述磁性裝置設置在所述承載件位于所述磁性裝置周向運動路徑下方的側壁上。所述承載件的第二級階面位于所述轉動臺5的邊緣下方，以限定所述轉動臺5面向所述固定臺6方向上的自由度。承載件具體是由集成電路板制成。

在一些選擇性實施例中，承載件的形狀不局限于階梯狀，承載件的主要作用為：為霍爾傳感器2以及信號處理裝置提供固定平臺，因此承載件的形狀不局限于：階梯狀、柱形或其他任意形狀。且構成承載件的材料不局限集成電路板、木材、塑料或者金屬板。

如圖3所示，圖3為本實施例信號處理裝置1結構框圖。

如圖3所示，在一些選擇性實施例中，所述信號處理裝置1包括：信號放大器11，所述信號放大器11與所述霍爾傳感器2連接，所述信號放大器11用于對所述霍爾傳感器2輸出的波形信號進行放大處理，信號放大器11設置在承載件上。

霍爾傳感器2產(chǎn)生的霍爾電壓很小，一般在幾個毫伏范圍內(nèi)，很難進行觀察，容易被外界干擾，采用信號放大器11能夠將該波形信號進行放大以便于使用。

在一些選擇性實施例中，信號處理裝置1包括：信號跟隨裝置12，所述信號跟隨裝置12與所述信號放大連接，所述信號跟隨裝置12用于對所述信號放大器11輸出的信號進行隔離，信號跟隨裝置12設置在承載件上。

信號跟隨裝置12具體為電壓跟隨器，電壓跟隨器輸入阻抗高，而輸出阻抗低。在本實施例中作為電路隔離級使用。

在一些選擇性實施例中，信號處理裝置1包括：信號整形裝置13、信號采集裝置14和信號發(fā)送裝置15。其中，所述信號整形裝置與所述信號跟隨裝置12連接，所述信號整形裝置13用于對所述信號跟隨裝置12 輸出的信號進行整形處理；所述信號采集裝置14與所述信號整形裝置 13連接，所述信號采集裝置14根據(jù)預設規(guī)則對所述信號整形裝置13輸出的信號進行采集；所述信號發(fā)送裝置15與所述信號采集裝置14連接，所述信號發(fā)送裝置15將所述信號采集裝置14輸出的信號進行無線傳輸，信號整形裝置13、信號采集裝置14和信號發(fā)送裝置15均設置在承載件上。

信號整形裝置13具體是指信號整形電路，由于霍爾傳感器2檢測到多個周期內(nèi)的波形的寬度并非是一致的，而是具有一定的隨機性，但是后期對波形進行處理采集時，無法對參差不齊的波形進行采集，因此，需要對波形進行整形，以使波形的峰值趨于一致。

請參閱圖4，圖4為本實施例信號采集裝置14電平信號時序圖。

信號采集裝置14具體是指通過設置在其內(nèi)部的時鐘對波形信號進行采集的電路。通過整形的波形信號成為占空比為50％的PWM方波，信號采集裝置14根據(jù)預設的采集規(guī)則，采集方波的兩個相鄰上升沿的觸發(fā)時間。在另一種實施方式中，信號采集裝置14采集方波兩個相鄰下降沿的觸發(fā)時間，具體根據(jù)預設采集規(guī)則中規(guī)定的采集觸發(fā)條件進行采集，采集觸發(fā)條件具體是指能夠觸發(fā)采集的電壓值范圍。

信號發(fā)送裝置15將信號采集裝置14采集的信號發(fā)送至地面監(jiān)控站，方便操作人員對被檢測物轉速進行監(jiān)控并進行相應的控制。信號發(fā)送裝置15能夠采用433M射頻模塊進行傳輸，但不限于此，信號發(fā)送裝置15能夠采用其他頻段的射頻模塊進行傳輸，或者采用藍牙、紅外線或WiFi信號進行無線傳輸。

地面工作站根據(jù)采集方波的上升沿的觸發(fā)時間以及磁極的數(shù)量，能夠得到一次完整的方波信號周期，即轉動臺5轉動一周的時間，從而被檢測物的轉速。舉例來說，當所述轉動臺5上對稱設置有兩個磁鐵時，信號采集模塊采集到的相鄰兩上升沿的觸發(fā)時間t(s)，即為轉動盤轉動一圈所需時間。1分鐘＝60s，則發(fā)動機的轉速＝60/t(圈/min)。

本實施方式中的地面工作站包括(不限于)：控制塔、無線控制手柄或者智能終端。

實施例2

一種旋翼飛行器，旋翼飛行器包括用于提供動能的發(fā)動機或電機，該發(fā)動機或電機上設置有實施例1中所述的測速系統(tǒng)。

使用測速系統(tǒng)的旋翼飛行器，通過在轉動臺上設置隨轉動臺同步進行轉動的磁性裝置，固定臺上設置能夠檢測出磁性變化的霍爾傳感器，使霍爾傳感器能夠周期性的獲取轉動臺轉動時磁性裝置引起的磁場強度變化，并將該磁場強度變化轉換為波形信號，通過對該波形信號進行統(tǒng)計，即能夠得到被測物的轉速，由于磁性裝置與霍爾傳感器分別設置在轉動臺與固定臺的表面，不會對被測物產(chǎn)生影響，且無接觸性摩擦，而且使用磁場變化來測速非光學測速，所以也能應對更多使用環(huán)境，抗油污、抗干擾，因而測量精度極高。

需要說明的是，本實用新型的說明書及其附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例，但是，本實用新型可以通過許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實施例，這些實施例不作為對本實用新型內(nèi)容的額外限制，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。并且，上述各技術特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本實用新型說明書記載的范圍；進一步地，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。