转速表
转速表（英语：Tachometer）是一个可以量测并显示转速的仪器，量测的对象可以是轴、圆盘、甚至马达或其他机器[1]。常见的转速表是以指针的方式显示每分钟转速（RPM），指针偏离不同的角度就代表不同的转速，不过数位式显示的转速表也越来越普遍。
机车或汽车上的转速表一般是量测引擎曲轴上的转速，和量测瞬时速度的速度表不同，因为车辆上的变速装置，两者不一定呈线性关系。
历史
[编辑]第一个机械式转速表是量测旋转时产生的离心力，类似离心式调速器的原理。发明转速表的人是普鲁士的科学家Dietrich Uhlhorn，他在1817年用转速表量测机器的转速[来源请求]，在1840年时，已经用转速表来量测车辆的转速。
在车辆和飞机上的应用
[编辑]
汽车、机车、飞机或其他车辆上的转速计是侦测引擎曲轴的转速，一般会有标示说明引擎转速的安全范围，可以帮助驾驶调整油门及排档到较佳的驾驶状态。引擎在高速下运转过久可能会导致润滑不足、过热（超过冷却系统的冷却能力）、引擎中零件超过其转速能力（例如弹簧缩回阀），因此会产生额外的磨损、引擎的永久损坏或失效。这较常发生在手动变速器的情形。若是有指针的类比转速表，会有一块红色的区域，即所谓的红线，表示引擎运转已超过安全运转的范围。在现代的车辆中，多半都会用转速限制器，利用电子的方式来限制转速以防失损坏，因此转速表上的红色区域多半是多余的。利用传统机械喷射系统的柴油引擎会整合转速调节器防止引擎转速过高，因此配合这类引擎的车辆及机械其转速表上就不会标示红线。
在像拖拉机或卡车等车辆，在转速表上会有其他标示（一般是绿色）来标示引擎可以产生最大力矩的区域，这也是这类车辆驾驶人最关心的资讯。大部分配有动力分导装置的拖拉机会用转速表显示在一般速度下带动动力分导装置需要的引擎速度。在许多国家，拖拉机需要速度表才能在道路上行走，为了节省仪表数量，有些拖拉机在转速表上会有另一组标示速度的刻度，这组刻度只在特定的一组排档下会正确，但许多拖拉机只有一组排档是适合在道路上行走的。若拖拉机有超过一组适合在道路上行走的排档，一般会多加一个速度表。飞机用的转速表会有一个绿色的圆弧标明又引擎设计时的巡航速度。
一些早期的车辆上，转速表是由点火线圈低张力（LT）端产生的RMS电压驱动[2]，其他的车辆（包括大部分没有点火系统的柴油引擎车辆）的引擎速度则是由交流发电机产生电压的频率决定。在现代有发动机控制器的车辆中，转速表的讯号是由发动机控制器由曲轴或是凸轮轴的速度侦测器提供。
火车及轨道车辆
[编辑]火车及轨道车辆的速度检测装置使用的相当频繁，轮脉冲产生器、速度探测器，或是转速表。常见的种类有配合遮光圆盘的光耦合器[3]以及霍尔效应感测器。
霍尔效应感测器一般会配合一个连接在轮子、齿轮及马达上的旋转物体，此旋转物体可能包括磁铁，或是本身是一个有齿的轮子。旋转物体会改变侦测头内的磁通密度。侦测头上有一个探针，距旋转物体有适当距离可以侦测物体是否靠近侦测头。此系统的一个问题是旋转物体和侦测头之间的气隙中会累积铁屑，使感测器无法感测转速。
光隔离的感测器是完全密封的，可以防止环境中的异物进入。唯一外露的部分是一个密闭的连接器。感测器内部有一个有固定数量开槽的圆盘，圆盘的旋转速度等于旋转物体，圆盘两面分别有电路板，其中有光电二极管、光晶体管、放大及滤波电路，目的是依使用者的电压需求，产生方波的脉波，这类的感测器一般有二至八组独立的输出，可以提供给其他设备，像自动列车控制系统或是推进/刹车控制器。上述的设备可以提供两组彼此之间有相位移的讯号，因此行车电脑可以用来决定旋转的方向。这是瑞士法律中规定的设备，在静止启动时可以避免车辆倒退。
严格来说，上述的设备不能算是真正的转速表，一方面没有直接提供物体的转速，需要根据设备提供的讯号，计算单位时间的脉波数来得到转速，另一方面这类设备很难证明车辆在静止状态，只能等一段时间，确认这段时间内没有脉波产生，推算设备的转速在某个相当低的数值以下。这也是火车的列车停止和火车车门打开之间会间隔一段时间的原因。
除了感测转速外，上述设备得到的旋转角度可以再乘以车轮的半径，即可得到行进的距离。开槽圆盘是典型火车上里程表系统使用的侦测器，也是列车保护系统中必备的一部分，包括著名的欧洲列车控制系统。
这类设备可以校正轮径，其方法是用一个半径已经量测过的主轮分别带动各个车轮，比较各个车轮转的圈数，因为所有的车轮都走相同的距离，因此车轮的直径会和主轮旋转圈数及待测轮旋转圈数的比值成正比。此校正需在从一定速度惯性停机的条件下进行，以减少因车轮打滑造成的误差。这类的自动校正是要产生更准备的牵引及刹车信号，也提升车轮的打滑侦测机能。
依赖这类系统的里程表有一个缺点，就是在车轮打滑时，用旋转角度及圈数推算的位移量不等于实际的位移量，因此会影响准确性，而车轮和铁轨都非常光滑，摩擦系数低，因此更容易打滑。为了补偿这部分的误差，在火车后面会有第二组里程表，利用多普勒雷达的原理来独立量测速度。
参考资料
[编辑]- ^ Erjavec, Jack. Automotive Technology. 2005. ISBN 1-4018-4831-1.
- ^ Tachometer - Facts from the Encyclopedia - Yahoo! Education. Education.yahoo.com. [2012-06-05]. （原始内容存档于2012-11-06）.
- ^ HaslerRail Speed Sensors. Haslerrail.com. [2011-06-02]. （原始内容存档于2012-02-16）.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||
Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.
