《能源监测与评价》——能源监测技术（八）

3.光电式测转速方法

光电式测转速是利用某些金属或半导体物质的光电效应制成的，分为反射式和透射式两大类。它们都由光源、光路系统、调制器和光敏元件组成。在转速测量系统中，常采用的光电式变换元件有光敏电阻，光电池，光敏二、三极管等。光敏电阻是利用某些半导体材料的电阻随光照强度的增大而减小的这一性质制成的。光电池则是利用光生伏特效应直接把光能转换为电能。

图2-66所示为透射式光电转速仪的工作原理。在转动轴上安装开有长方孔的遮光盘，该遮光盘的作用是作为光路调制器，它将连续光调制成光脉冲信号。当被测轴旋转时，圆盘调制器使光路周期性地交替断和通，因而使光敏元件产生周期性变化的电信号。显然孔多则分辨力高。图2-67所示为反射式光电转速仪的工作原理，在转动轴上涂抹黑白标记，用聚焦后的光线照射，根据反射光的强度变动次数计数。黑白条纹数多则分辨力强。

光电式测转速仪输出的电脉冲的频率f和周期T与被测转速N的关系为

光电式测转速仪测速范围可达每分钟几十万转，且使用方便，对被测旋转体无干扰。但采用光电式测转速时应注意避免环境光的干扰，因此宜用红外波段，故半导体发光管及三极管都是红外线型。

4.激光测转速法

激光测转速是激光在测量领域的另一个新的应用，它也是基于光电式测转速原理，见图2-68。氦一氖激光器发出的激光束穿过半透镜后，透射的光束经过由透镜组成的光学系统后，聚焦在旋转物体的表面。在旋转物体的表面上贴有一小块定向反射材料。当激光束照射到没有贴反射材料的表面时，大部分激光沿空间各个方向散射，能够沿发射光轴返回的光束极其微弱，因此光电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，有一部分激光会沿发射光轴原路返回到半透镜上，经过反射，由透镜会聚到光电三极管上。于是物体每旋转一周，反射材料就被激光照射一次，一个激光脉冲返回到光电三极管，经转换后产生一个电脉冲信号。物体不停地旋转，光电管就输出一系列的电脉冲，这就是激光转速传感器所获取的旋转物体的转速信息。

激光转速仪与其他非接触转速测量仪相比有如下优点：①其他非接触转速测量仪工作距离近，而激光转速仪工作距离远，可达10m;②当被测物体除了旋转外，还有振动和回转运动时，只有激光转速仪才能测量转速，而且操作简单，读数可靠;③抗干扰能力强，当工作环境存在杂光干扰时，其他非接触转速测量仪往往难以正常工作，而激光转速仪就可以不受其干扰;④由于激光亮度高，即使在激光束的通路上有几层厚玻璃板，激光转速仪仍能进行正常测量，例如可以测量风洞中试验模型的转速。