光电式转速仪

基本组成与工作过程

光电式转速仪属于开关式（脉冲式）光电检测系统，其输出不是连续变化的模拟量，而是随旋转体位置交替通断的脉冲序列。直射式结构的典型组成包括：光源、开孔圆盘、缝隙板、光敏元件。开孔圆盘的输入轴与被测轴连接，圆盘随被测轴同步旋转；光源发出的光经圆盘上的孔和缝隙板后照射到光敏元件，光敏元件将接收到的光信号转换为电信号输出。

光强调制与脉冲形成

圆盘上沿圆周均匀分布 N 个透光孔，相邻孔之间为遮光部分。圆盘旋转时，光路被周期性地导通与遮挡：孔转到光路位置时光到达光敏元件，遮光部分转到光路位置时光被挡住。因此光敏元件接收的光强是随转角变化的周期性通断信号，其输出电信号也相应成为脉冲序列。缝隙板的作用是限制光路截面，使通光与遮光的切换更接近理想的开关状态，从而得到边沿较陡的脉冲。

转速计算关系

设圆盘每转一周产生 N 个脉冲，光敏元件输出脉冲的频率为 f，则被测轴的转速为

式中：n 为转速，单位常用 r/s（转每秒）；f 为脉冲频率，单位 Hz（赫兹）；N 为圆盘孔数，为无量纲的正整数。若转速以 r/min 表示，则需将上式结果乘以 60。该式成立的条件是圆盘与被测轴同步旋转、孔数 N 已知且均匀分布，并且测量电路能对光敏元件输出脉冲正确计数或测频。

技术关系与适用范围

该方法的本质是把转速这一机械量转换为脉冲频率这一电参量，属于频率式测量，抗干扰能力较强，便于数字显示和计数。测量上限受光敏元件响应速度、脉冲整形电路带宽以及圆盘孔数限制；孔数 N 越大，每转脉冲数越多，低速时的分辨力越高，但 N 过大时相邻孔间距变小，受光路宽度和圆盘机械强度限制。测量下限受脉冲计数方式限制，转速过低时单位时间内脉冲数少，测频率法的量化误差（±1 个脉冲）带来的相对误差增大；此时可延长计数闸门时间以增加闸门内的脉冲数，或改用测周期法（测相邻脉冲的时间间隔再取倒数），具体选择取决于对更新率和精度的要求。

计数功能

同一结构也可用于计数：每通过一个孔产生一个脉冲，对脉冲累计计数即可得到转过的圈数或通过光路的物体个数，此时关注的是脉冲总数而非频率。