3.光電式測(cè)轉(zhuǎn)速方法

光電式測(cè)轉(zhuǎn)速是利用某些金屬或半導(dǎo)體物質(zhì)的光電效應(yīng)制成的，分為反射式和透射式兩大類(lèi)。它們都由光源、光路系統(tǒng)、調(diào)制器和光敏元件組成。在轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中，常采用的光電式變換元件有光敏電阻，光電池，光敏二、三極管等。光敏電阻是利用某些半導(dǎo)體材料的電阻隨光照強(qiáng)度的增大而減小的這一性質(zhì)制成的。光電池則是利用光生伏特效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)換為電能。

圖2-66所示為透射式光電轉(zhuǎn)速儀的工作原理。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝開(kāi)有長(zhǎng)方孔的遮光盤(pán)，該遮光盤(pán)的作用是作為光路調(diào)制器，它將連續(xù)光調(diào)制成光脈沖信號(hào)。當(dāng)被測(cè)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤(pán)調(diào)制器使光路周期性地交替斷和通，因而使光敏元件產(chǎn)生周期性變化的電信號(hào)。顯然孔多則分辨力高。圖2-67所示為反射式光電轉(zhuǎn)速儀的工作原理，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上涂抹黑白標(biāo)記，用聚焦后的光線照射，根據(jù)反射光的強(qiáng)度變動(dòng)次數(shù)計(jì)數(shù)。黑白條紋數(shù)多則分辨力強(qiáng)。

光電式測(cè)轉(zhuǎn)速儀輸出的電脈沖的頻率f和周期T與被測(cè)轉(zhuǎn)速N的關(guān)系為

光電式測(cè)轉(zhuǎn)速儀測(cè)速范圍可達(dá)每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，且使用方便，對(duì)被測(cè)旋轉(zhuǎn)體無(wú)干擾。但采用光電式測(cè)轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)注意避免環(huán)境光的干擾，因此宜用紅外波段，故半導(dǎo)體發(fā)光管及三極管都是紅外線型。

4.激光測(cè)轉(zhuǎn)速法

激光測(cè)轉(zhuǎn)速是激光在測(cè)量領(lǐng)域的另一個(gè)新的應(yīng)用，它也是基于光電式測(cè)轉(zhuǎn)速原理，見(jiàn)圖2-68。氦一氖激光器發(fā)出的激光束穿過(guò)半透鏡后，透射的光束經(jīng)過(guò)由透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)后，聚焦在旋轉(zhuǎn)物體的表面。在旋轉(zhuǎn)物體的表面上貼有一小塊定向反射材料。當(dāng)激光束照射到?jīng)]有貼反射材料的表面時(shí)，大部分激光沿空間各個(gè)方向散射，能夠沿發(fā)射光軸返回的光束極其微弱，因此光電管感受不到任何信息。一旦激光光束照射到反射材料上，由于反射材料的“定向反射”特性，有一部分激光會(huì)沿發(fā)射光軸原路返回到半透鏡上，經(jīng)過(guò)反射，由透鏡會(huì)聚到光電三極管上。于是物體每旋轉(zhuǎn)一周，反射材料就被激光照射一次，一個(gè)激光脈沖返回到光電三極管，經(jīng)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)。物體不停地旋轉(zhuǎn)，光電管就輸出一系列的電脈沖，這就是激光轉(zhuǎn)速傳感器所獲取的旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速信息。

激光轉(zhuǎn)速儀與其他非接觸轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x相比有如下優(yōu)點(diǎn)：①其他非接觸轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x工作距離近，而激光轉(zhuǎn)速儀工作距離遠(yuǎn)，可達(dá)10m;②當(dāng)被測(cè)物體除了旋轉(zhuǎn)外，還有振動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有激光轉(zhuǎn)速儀才能測(cè)量轉(zhuǎn)速，而且操作簡(jiǎn)單，讀數(shù)可靠;③抗干擾能力強(qiáng)，當(dāng)工作環(huán)境存在雜光干擾時(shí)，其他非接觸轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x往往難以正常工作，而激光轉(zhuǎn)速儀就可以不受其干擾;④由于激光亮度高，即使在激光束的通路上有幾層厚玻璃板，激光轉(zhuǎn)速儀仍能進(jìn)行正常測(cè)量，例如可以測(cè)量風(fēng)洞中試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷霓D(zhuǎn)速。