如何检测编码器安全可靠的性能特征？

编码器作为高精度的数字测速机，在石油化工、冶金、交通运输，医药等行业有着广泛的用途。作为21世纪钻井三大技术装备之一的顶驱装置，其电机驱动系统一般采用交流变频技术，编码器作为闭环控制中的速度反馈源，其工作状态的好坏直接决定着顶驱是否能平稳运转，是整个控制系统中不可或缺的一环。

编码器的检测原理

目前检测编码器的手段主要是采用万用表测量输出电压和示波器检测输出波形相结合的方式，这种方法可以较好的检测出静态或极低速运转状态下编码器的输出波形，但测量单个编码器所需的时间相对较长，而在测量高速运转状态下的编码器输出波形，或测量波形中的丢码、尖峰等失真信号时，则显得无能为力，另一方面，上述检测手段也不能检测出编码器与编码器接口模块是否匹配，只有在顶驱整机装配完成，台架实验的时候才能验证编码器与其接口模块是否匹配，一旦无法匹配，则只能更换编码器或接口模块，耽误生产进度。因此，在编码器大规模应用于顶驱装置的现实需求下，迫切需要找到一种快速，有效的编码器检测方法。

编码器软硬件配置方式

硬件部分利用实验室现有设备，用一套小功率S120交流变频系统，一台带编码器连接轴和反扭矩支架的小功率电机，模拟一台I型顶驱，除输出功率远小于顶驱系统外，CU320控制单元、编码器接口模块和网络拓扑结构都尽可能与I型顶驱保持一致，保证检测结果的准确性和实际性。

软件部分为尽量避免数据传输、转换过程中的设定值偏差，通过Starter软件集成的Control Panel功能，直接将速度设定值传送到驱动装置内部，再通过Trace功能实时将编码器接口模块采集到的编码器信号显示在计算机屏幕上，直观的看到编码器检测结果。通过改变速度设定值，可以非常方便的测试不同转速下的编码器反馈信号，转速范围可以在0-2300rpm之间任意设定，调速精度可以达到1rpm。

通过Trace功能，可以直接看到接口模块检测到的编码器反馈信号。

为了降低检测编码器使用难度，也可以采用WinCC等较为友好的人机界面，测试时启动WinCC即可以直观方便的输入速度设定值。

1.编码器检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将编码器安装在测试台上，由电机拖动编码器转动；

第二步，使用检测装置检测编码器输出的方波；

第三步，计算一个机械旋转周期内方波的所有脉冲间隔a1、a2、……an组成脉冲间隔序列；

第四步，对脉冲间隔序列的所有脉冲间隔a1、a2、……an进行数据分析，如分析结果符合要求，则判定编码器合格，如分析结果不符合要求，则判定编码器不合格。

2.根据权利要求1所述的编码器检测方法，其特征在于，在第四步中，数据分析的步骤如下：

步骤一，计算脉冲间隔序列{a1，a2，……，an}的平均值

步骤二，设置脉冲间隔上限阈值和脉冲间隔下限阈值其中0＜n＜1，m＞1；

步骤三，在脉冲间隔序列中，脉冲间隔大于脉冲间隔上限阈值的数量为N1，脉冲间隔小于脉冲间隔下限阈值的数量为N2，如果N1或N2大于设定的阈值，则判定编码器不合格。

3.根据权利要求2所述的编码器检测方法，其特征在于，所述脉冲间隔上限阈值为所述脉冲间隔下限阈值为

4.根据权利要求3所述的编码器检测方法，其特征在于，所述脉冲间隔上限阈值为所述脉冲间隔下限阈值为

5.根据权利要求1所述的编码器检测方法，其特征在于，在第四步中将脉冲间隔序列绘制成脉冲间隔图进行分析。

6.根据权利要求5所述的编码器检测方法，其特征在于，所述脉冲间隔图为序列图。

7.根据权利要求5所述的编码器检测方法，其特征在于，所述脉冲间隔图为小提琴图。

编码器检测方法的优点

与传统检测方法相比，本提出的检测编码器方法具有以下优点：

1.操作简单，具有计算机基础知识者稍加培训即可操作；

2.充分利用现有设备，不需额外增加资金投入；

3.静态、低速，高速等各种工况均可以模拟，模拟精度高，检测范围全面，且可以同时检测编码器和编码器接口模块；

4.检测编码器速度快，因编码器和接口模块均采用快速插接端子连接信号线，拆装只需5分钟，不需要特殊工装，尤其适合检测大批量的编码器和接口模块。