PICOTURN系列产品在涡轮增压器转速测量中的应用

　　前言

　　涡轮增压器作为一种高效、节能的环保型产品在现代汽车中得到了越来越多的应用。作为涡轮增压器研制、测试中的转速测量装置，德国ACAM公司的PICOTURN系列产品已经在国内外的众多车厂得到了广泛应用。PICOTURN的最新一代PT2G系列产品，相对于前一代产品的集成度更高，应用更灵活。

　　PICOTURN的转速测量原理

　　PICOTURN是专门测量发动机涡轮增压器转速的装置，它包括传感器和控制器两个主要部分。传感器铁芯线圈放在一个M5螺纹套筒中，安装于压气机外壳上，如图1所示。

      PICOTURN的测量是基于电涡流探测原理。在传感器线圈上加一个1MHz的脉冲电信号，线圈产生变化的磁场，当有叶片靠近传感器时，叶片在变化磁场中会出现涡流效应，这个涡流反过来又对传感器线圈的阻抗有削弱作用，而传感器位于两个叶片中间的空隙时则没有此现象。PICOTURN基于时间测量的技术能够精确测量出传感器线圈阻抗的变化，测量数据经DSP计算后便得到单位时间内通过传感器的叶片个数，从而换算出叶轮的转速。

　　与光学检测方法相比，PICOTURN的电感式检测方法不受灰尘、油渍等杂质的影响。与全模拟的感应叶片计数系统相比，全数字化的PICOTURN产品则更具鲁棒性，而且更加易用，经济成本更低。

　　PICOTURN系统组成

　　PICOTURN第二代产品PT2G包括智能传感器组件和控制箱组件两部分，如图2所示。智能传感器组件自带ASIC信号处理模块，直接输出频率与涡轮增压器转速成正比的数字脉冲信号。控制箱组件则提供了面板数码管显示转速和通过RS232接口输出实时转速两种选择。

图2 智能传感器组件和控制箱组件

　　由于传感器连接线上自带了信号处理模块，它能够对传感器线圈的信号进行就地处理后直接输出数字脉冲信号，这样就减少了模拟信号在长导线中受干扰的机会，确保测量准确度。传输数字脉冲信号的导线可以很长，以方便控制箱在不同位置的安装。ACAM 提供3 米、5 米、10 米三种规格的连接电缆用于连接传感器与控制器。

　　为适应不同的涡轮增压器外壳条件，ACAM 还提供一系列带有不同规格螺纹套筒的传感器，分别有不同的螺纹和套筒长度，如图3 表格。

　　PICOTURN 的输出模式

　　PICOTURN 能够测量390rpm~400000rpm 的涡轮增压器转速，系统通过数字脉冲、模拟电压和RS232 等方式向数据记录仪提供转速输出，同时也可本地实时显示转速信息。

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　　PT2G 的智能传感器组件输出数字脉冲信号。在传感器位置每通过一个叶片，传感器的输出电平就跳变一次，因此输出脉冲的频率为叶片通过频率的二分之一。

图3 PT2G 智能传感器系列

　　PICOTURN 的输出模式

　　PICOTURN 能够测量390rpm~400000rpm 的涡轮增压器转速，系统通过数字脉冲、模拟电压和RS232 等方式向数据记录仪提供转速输出，同时也可本地实时显示转速信息。

　　PT2G 的智能传感器组件输出数字脉冲信号。在传感器位置每通过一个叶片，传感器的输出电平就跳变一次，因此输出脉冲的频率为叶片通过频率的二分之一。

　　PT2G控制箱有PT2G-BD和PT2G-BX两个型号，这两种控制箱都向外提供数字和模拟两种输出接口。数字输出接口提供脉冲电平信号，涡轮增压器每转一圈输出一个脉冲。模拟输出接口提供0.5V~4.5V之间的模拟电压信号来表示从0到满负荷的转速，步长80000rpm/V。此外，PT2G-BD还提供面板LED直接显示实时转速；PT2G-BX提供RS232接口将转速数据输出给其他设备。控制箱面板上有拨码开关可以设置压气机叶轮的叶片数量，以便用传感器输出脉冲来换算出转速。

　　由于PT2G智能传感器输出数字脉冲信号，因此通过对此脉冲计数以及简单的计算便可得到涡轮增压器的转速信息，这大大增加了智能传感器应用的灵活性。除了与ACAM自己的控制箱连接外，PT2G的智能传感器还可以直接与其他厂家的设备进行互联，例如与ETAS公司的ES441模块连接则可将转速信息送到以太网上；与IPETRONIK公司的M-FRQ模块互联则可将转速信息送到CAN总线上去。

　　PICOTURN传感器的安装

　　传感器安装在压气机壳体上与叶轮垂直，如图1。传感器与叶轮的最大距离与叶片的形状和厚度有关，一般0.6mm厚的叶片最大距离约为1mm。为了传感器安装时的方便，PT2G控制箱面板上提供了一个LED用于判断安装时传感器与叶轮之间的距离，通过简单观察LED显示的颜色便可判断其与叶轮之间的距离是否在一个合适的范围内。PICOTURN在测量时还可通过该LED的指示得到系统运行的状态信息。

　　结语

　　PICOTURN系列产品以其使用的便利性和优异的测量性能，成为涡轮增压发动机测试的有力工具，已经被大众、宝马、奔驰、东风康明斯等众多知名品牌所采用。ACAM公司中国区总代理世强电讯将为该产品提供全面技术支持。