一種基于紅外線的轉速測量儀研究及設計

　　1 引言

　　測量轉子速度的方法很多，但多數比較復雜[1]。目前，測量轉速的方法主要有四種[2]：機械式、電磁式、光電式和激光式。機械式主要利用離心力原理，通過一個隨軸轉動的固定質量重錘帶動自由軸套上下運動，根據不同轉速對應不同軸套位置獲得測量結果原理簡單直接，不需額外電器設備，適用于精度要求不高、接觸式的轉速測量場合。電磁式系統由電磁傳感器和安裝在軸上的齒盤組成，主軸轉動帶動齒盤旋轉，齒牙通過傳感器時引起電路磁阻變化，經過放大整形后形成脈沖，通過脈沖得到轉速值。由于受齒盤加工精度、齒牙最小分辨間隔、電路最大計數頻率等限制，測量精度不能保證。光電式結構類似于電磁式結構，把旋轉齒盤換作光電編碼盤或黑白相間的反射條紋，把電磁傳感器換作光電接收器，通過對反射回來的光脈沖信號計數得到測量結果。由于受條紋最小分辨間隔、電路最大計數頻率等限制，測量精度不能保證，所測轉速值和電磁式一樣為兩個計數脈沖間距的平均值。激光測速技術(LDV)是一種正在發展中的測速技術，通過激光多普勒效應獲得轉動體的瞬時角速度，理論上具有很高的瞬時轉速測量精度，但目前實際產品精度不夠高，并且價格昂貴，在實際使用上受到限

　　本文以傳統的電磁式系統為基礎，研制一種使用紅外輻射技術的新型轉速測量儀，安裝方便，對周圍環境要求不高，可以很容易地完成轉速的測量。具有較寬的動態測量范圍，測量精度較高。

　　2 系統設計

　　測速系統總體結構如圖1所示，主要包括紅外測速傳感器（由紅外發射與接收電路和齒盤組成）、信號處理電路、單片機以及數字顯示部分。其工作過程如下：當齒盤旋轉時，由于輪齒的遮擋，紅外發射管與接收管之間的紅外線光路時斷時續，信號處理電路將此變化的光信號轉換為電脈沖信號，一個脈沖信號即表示齒盤轉過一個齒。單片機對脈沖進行計數，同時通過其內部的計時器對接收一定數目的脈沖計時，根據脈沖數目及所用時間就可計算出齒盤的轉速，最后通過數字顯示部分將轉速顯示出來。