采用脉冲光源法校准光电转速表

一、概述

转速是用于表达旋转机械运动技术特性的参数，是旋转物体的转数与时间之比的物理量，用来描述物体转动的快慢程度。在计量学里，转速属于导出单位，其物理含义为旋转物体在单位时间内转动的次数。转速和频率有共同的量纲[T-1],都是单位时间内某一量值（脉冲个数、转动次数）出现的次数，从理论上讲，转速值可以直接和频率值进行比较，测时计数是转速计量的基本方法。

随着科学技术的发展，传统的机械式转速表已基本被电子计数式转速表（俗称光电转速表）所替代，它既可用于接触式测量，也可用于非接触式测量，具有测量范围大，准确度高的特点，已广泛应用于工矿企业与和科研机构。本文提出一种采用脉冲光源法自行校准非接触式光电转速表的方法。

二、光电转速表测速原理

光电转速表是采用光电数字测量相结合，其结构上由转速传感器和二次仪表组成，其测速工作原理如图1所示。

转速传感器由光源1发出的光经过凸透镜会聚成平行光，沿光路经半透射反射膜片2照射到转速片3上，再由转速片上的反射标记反射回来，反射光穿过半透射反射膜片照射在光敏三极管4上，在光敏三极管上产生出电流，转速片不停地转动时，就会输出一系列脉冲电流信号，该信号经过二次仪表进行数据处理并显示，其工作原理如图2所示。

二次仪表采用测频法进行数据处理，即在选定的采样时间内对脉冲信号进行计数测量，其中的石英晶体振荡器提供稳定的频率信号经过整形后为规则的矩形时钟脉冲，再经分频器分频后获得各种时基标准（亦称时标信号），通过时基标准来控制计数闸门，而转速传感器输出的一系列脉冲电流信号经过放大、整形后，进入由计数闸门控制的计数器进行计数，并在显示面板上显示出转速值。

对于光电式转速表来说，实际上就是通过接收标准转速装置上的定向反射标记提供的标准转速反射光信号（脉冲光信号），经过处理转换成数字转速信号。因此，如果可以提供稳定且可调控的脉冲光信号，即可作为光式转速表校准源（标准器）。从仪器的工作原理来看，频闪式转速表就具备这样的功能，而且在经济性和实用性两方面都比较合适。

三、脉冲光源法校准

频闪式转速表的频闪灯可以发出短暂又频密的闪光，我们将其称脉冲光源，当调节频闪灯的闪动频率，使其与被测物的转动或运动速度接近或同步时，被测物虽然高速运动着，但看上去却是缓慢运动或相对静止，这种视觉暂留现象使人目测就能轻易观测到高速运动物体的表面质量与运行状况，而频闪灯的闪动频率即为被检测物体转速和运动频率，亦可以用来分析物体振动情况、高速移动物体的动作等。频闪灯具有频率范围广的特点，其闪动频率调整范围通常可达20～50000r/min，可覆盖常用光电式转速表的测量范围，且可通过人工设定调整，稳定性较高，4小时频率稳定度能达到0.005%以上，如果其准确度能够满足要求，即可作为脉冲光源校准光电式转速表。