CN113899918A - 基于可调波长led脉冲光源的光电式转速表检定方法 - Google Patents

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张宏宇
才滢
高川
白旭
李健一
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Abstract

本发明提出的是基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法。在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点转速的光脉冲信号，由被检光电式转速表接收后，直接转换为转速值；包括如下步骤：（1）通用技术要求检查；（2）检定点的选择；（3）试运转；选取波长匹配的led脉冲光源作为标准转速源并进行预热；（4）示值检定。本发明采用在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点转速的光脉冲信号，由被检光电式转速表接收后，直接转换为转速值。实现了由标准脉冲光信号直接检定被检转速表；无噪音振动，便于携带。适宜作为基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法应用。

Description

基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法
技术领域
本发明涉及测量领域光电式转速表的检定，特别是涉及一种基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法。
背景技术
光电式转速表是一种数字显示的非接触式转速表，用于测量各类旋转物体的旋转速度，其检定工作主要依据《JJG105-2019 转速表检定规程》开展。检定工作原理是由标准转速源输出标准转速值作为真值，使用被检光电式转速表对其进行测量，被检光电式转速表显示的示值作为测量值。用测量值减去真值，即可得到误差值。
目前，标准转速源都是依靠转速标准装置产生，转速标准装置是一种具有宽的调速范围和高的转速精度的专门用于转速检定和校准的装置。主要包括控制单元、电机、变速箱、底座等部分。控制单元用于控制电机按照指定转速运转，经变速箱变比输出，以满足大量程转速需求。变速箱一般具有三轴输出，分别对应主轴、增速轴、减速轴。常见的转速标准装置，主轴对应的转速范围为（200-6600）转/分钟，增速轴对应的转速范围为（1000-33000）转/分钟，减速轴对应的转速范围为（20-660）转/分钟。实际检定时，轴的前端连接有测速盘，上贴有反光片，被检光电转速表对准测速盘发射光线，经反光片反射后，由内部传感器接收，利用光电效应，测得转速值。
存在的缺点：
1.标准转速信号需要经过电机输出、变速箱变速、反光片反射、光电转换等环节转换为电信号，才能由被检光电式转速表接收并测得转速值，过程复杂；
2.转速标准装置为机械构件，由于电机、底座均为金属材质，故质量大，不便于移动，不便于现场检定；
3.由于电机、变速箱的存在，系统工作时噪音大、振动大；
4.目前，光电式转速表的测量上限多为99999转/分钟，需要转速标准装置在上限工作，由于测速盘高速转动，也存在一定的安全隐患；
5.依据《JJG105-2019 转速表检定规程》，在被检转速表的量程内均匀选定至少8个检定点，切换检定点时，需调整被检转速表位置，使其正对主轴、增速轴、减速轴上的测速盘，影响了工作效率。
发明内容
为了克服上述转速源的缺点，本发明提出了基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法。该方法通过在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点转速的光脉冲信号，由被检光电式转速表接收后，直接转换为转速值，解决转速源的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法，在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点标准转速源的脉冲光信号，由被检光电式转速表接收脉冲光信号后，直接转换为转速值；包括如下步骤：
（1）通用技术要求检查
被检光电式转速表开机后应能正常工作，用手感、目测的方法进行检查，通用技术要求的检查结果应符合《JJG105-2019 转速表检定规程》6.1、6.2的相关要求；
（2）检定点的选择
在被检光电式转速表的量程内，均匀选取至少8个检定点，应包含100转/分钟、300转/分钟、500转/分钟、1000转/分钟、3000转/分钟和5000转/分钟；
（3）试运转
选取波长匹配的led脉冲光源作为标准转速源并进行预热，选定100转/分钟检定点进行试运转，待被检光电式转速表正常显示测量转速值时，准备进行示值检定；
（4）示值检定
将标准转速源分别调整至检定点所需的转速值，待被检光电式转速表显示稳定后，在同一检定点连续读取并记录被检转速表的10个显示值；
每个检定点的示值误差、示值变动性按照《JJG105-2019 转速表检定规程》公式（1）、（2）计算。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式中：
Figure 596570DEST_PATH_IMAGE002
—检定点的转速示值误差，%；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
—检定点的测量平均值，转/分钟；
Figure 452399DEST_PATH_IMAGE004
—检定点的参考值，转/分钟。
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（2）
式中：
Figure 383446DEST_PATH_IMAGE006
—检定点的示值变动性，%；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
—检定点10次测量值中的最大值，转/分钟；
Figure 324726DEST_PATH_IMAGE008
—检定点10次测量值中的最小值，转/分钟。
积极效果，由于本发明采用在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点转速的光脉冲信号，由被检光电式转速表接收后，直接转换为转速值。具有如下的优点：
（1）实现了由标准脉冲光信号直接检定被检转速表；
（2）系统全部为电子器件，无机械部件，无噪音振动，便于携带；
（3）被检转速表一次定位后，检定过程中不需要频繁调整位置；
（4）系统无机械旋转部件，在检定高转速时，无安全风险。
适宜作为基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法应用。
附图说明
附图1为本发明工作原理示意图。
图中，1.LED脉冲光源，2.高频驱动电源，3.控制电路，4.标准转速源，5.脉冲光信号，6.被检光电式转速表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法，在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点标准转速源4的脉冲光信号5，由被检光电式转速表6接收脉冲光信号5后，直接转换为转速值；包括如下步骤：
（1）通用技术要求检查
被检光电式转速表6开机后应能正常工作，用手感、目测的方法进行检查，通用技术要求的检查结果应符合《JJG105-2019 转速表检定规程》6.1、6.2的相关要求；
（2）检定点的选择
在被检光电式转速表6的量程内，均匀选取至少8个检定点，应包含100转/分钟、300转/分钟、500转/分钟、1000转/分钟、3000转/分钟和5000转/分钟；
（3）试运转
选取波长匹配的LED脉冲光源1作为标准转速源4并进行预热，选定100转/分钟检定点进行试运转，待被检光电式转速表6正常显示测量转速值时，准备进行示值检定；
（4）示值检定
将标准转速源4分别调整至检定点所需的转速值，待被检光电式转速表6显示稳定后，在同一检定点连续读取并记录被检光电式转速表6的10个显示值；
每个检定点的示值误差、示值变动性按照《JJG105-2019 转速表检定规程》公式（1）、（2）计算。
Figure 61738DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式中：
Figure 522806DEST_PATH_IMAGE002
—检定点的转速示值误差，%；
Figure 952650DEST_PATH_IMAGE003
—检定点的测量平均值，转/分钟；
Figure 381227DEST_PATH_IMAGE004
—检定点的参考值，转/分钟。
Figure 656350DEST_PATH_IMAGE005
（2）
式中：
Figure 299821DEST_PATH_IMAGE006
—检定点的示值变动性，%；
Figure 634987DEST_PATH_IMAGE007
—检定点10次测量值中的最大值，转/分钟；
Figure 301592DEST_PATH_IMAGE008
—检定点10次测量值中的最小值，转/分钟。
本发明的工作原理：
标准转速源4包括波长匹配的LED脉冲光源1、高频驱动电源2和控制电路3，标准转速源4可设定并输出与转速值相对应的脉冲光信号5。
LED脉冲光源1作为提供与转速相对应的标准转速源，LED脉冲光源1属于成熟技术。对于本发明的应用来说，需要具备如下要求：
一、波长匹配。发光波长需匹配现有各类光电式转速表。
目前，光电式转速表主要以红光发光二极管作为测量用光源，对应波长范围为：615-650nm。因此，在选取LED脉冲光源时，因注意选取红光二极管。
二、脉冲光信号5频率可调。对应光电式转速表的测量范围（10转/分钟-99999转/分钟），要求脉冲频率可覆盖0.1Hz-2kHz。
目前，LED的响应时间（LED点亮到熄灭所经过的时间）可小于10-9S，对应频率上限为1000MHz，因此，依靠现有LED技术，完全可以满足检定光电式转速表时脉冲光源频率要求。
三、LED高频驱动电源2。
目前，开关电源的频率范围一般在50kHz-150kHz。对应上述脉冲频率范围，现有方案足够满足使用需求。
本发明的特点：
传统的标准转速信号产生需要经过电机输出、变速箱变速、反光片反射等环节才能由被检光电式转速表测得转速值。本发明提出一种标准转速信号的产生思路，在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点转速的光脉冲信号，由被检光电式转速表接收后，直接转换为转速值。这样，免去了机械部分，简化了工作过程。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于可调波长LED脉冲光源的光电式转速表检定方法，其特征是：在检定光电式转速表时，直接提供对应各检定点标准转速源（4）的脉冲光信号（5），由被检光电式转速表（6）接收脉冲光信号（5）后，直接转换为转速值；包括如下步骤：
1）通用技术要求检查
被检光电式转速表（6）开机后应能正常工作，用手感、目测的方法进行检查，通用技术要求的检查结果应符合《JJG105-2019 转速表检定规程》6.1、6.2的相关要求；
2）检定点的选择
在被检光电式转速表（6）的量程内，均匀选取至少8个检定点，应包含100转/分钟、300转/分钟、500转/分钟、1000转/分钟、3000转/分钟和5000转/分钟；
3）试运转
选取波长匹配的LED脉冲光源（1）作为标准转速源（4）并进行预热，选定100转/分钟检定点进行试运转，待被检光电式转速表（6）正常显示测量转速值时，准备进行示值检定；
4）示值检定
将标准转速源（4）分别调整至检定点所需的转速值，待被检光电式转速表（6）显示稳定后，在同一检定点连续读取并记录被检光电式转速表（6）的10个显示值；
每个检定点的示值误差、示值变动性按照《JJG105-2019 转速表检定规程》公式（1）、（2）计算；
Figure 466421DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式中：
Figure 818905DEST_PATH_IMAGE002
—检定点的转速示值误差，%；
Figure 761453DEST_PATH_IMAGE003
—检定点的测量平均值，转/分钟；
Figure 12437DEST_PATH_IMAGE004
—检定点的参考值，转/分钟；
Figure 433054DEST_PATH_IMAGE005
（2）
式中：
Figure 905623DEST_PATH_IMAGE006
—检定点的示值变动性，%；
Figure 19073DEST_PATH_IMAGE007
—检定点10次测量值中的最大值，转/分钟；
Figure 6620DEST_PATH_IMAGE008
—检定点10次测量值中的最小值，转/分钟。
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