一種基于紅外線(xiàn)的轉速測量?jì)x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(guò)一個(gè)隨軸轉動(dòng)的固定質(zhì)量重錘帶動(dòng)自由軸套上下運動(dòng)，根據不同轉速對應不同軸套位置獲得測量結果原理簡(jiǎn)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(chǎng)合。電磁式系統由電磁傳感器和安裝在軸上的齒盤(pán)組成，主軸轉動(dòng)帶動(dòng)齒盤(pán)旋轉，齒牙通過(guò)傳感器時(shí)引起電路磁阻變化，經(jīng)過(guò)放大整形后形成脈沖，通過(guò)脈沖得到轉速值。由于受齒盤(pán)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(lèi)似于電磁式結構，把旋轉齒盤(pán)換作光電編碼盤(pán)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(guò)對反射回來(lái)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(gè)計數脈沖間距的平均值。激光測速技術(shù)(LDV)是一種正在發(fā)展中的測速技術(shù)，通過(guò)激光多普勒效應獲得轉動(dòng)體的瞬時(shí)角速度，理論上具有很高的瞬時(shí)轉速測量精度，但目前實(shí)際產(chǎn)品精度不夠高，并且價(jià)格昂貴，在實(shí)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(shù)的新型轉速測量?jì)x，安裝方便，對周?chē)h(huán)境要求不高，可以很容易地完成轉速的測量。具有較寬的動(dòng)態(tài)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(fā)射與接收電路和齒盤(pán)組成）、信號處理電路、單片機以及數字顯示部分。其工作過(guò)程如下：當齒盤(pán)旋轉時(shí)，由于輪齒的遮擋，紅外發(fā)射管與接收管之間的紅外線(xiàn)光路時(shí)斷時(shí)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(gè)脈沖信號即表示齒盤(pán)轉過(guò)一個(gè)齒。單片機對脈沖進(jìn)行計數，同時(shí)通過(guò)其內部的計時(shí)器對接收一定數目的脈沖計時(shí)，根據脈沖數目及所用時(shí)間就可計算出齒盤(pán)的轉速，最后通過(guò)數字顯示部分將轉速顯示出來(lái)。