西安工业大学学士学位论文
速表、电子数字式转速表、闪光测速仪等。随着科学技术的迅速发展,转速测量仪表已步入现代化、电子化的行列。过去曾经使用过的接触式测量仪表,如离心式转速表、磁性转速表、微型发电机转速表及钟表式定时转速表，均已先后受到冷落.而利用已知频率的闪光与被测轴转速同步的方法来测速的闪光测速仪，虽属非接触式仪表，目前仍有应用,但也退居次要地位。代之而起的是非接触式的电子与数字化的测速仪表。这类转速仪表大多具有体积小、重量轻、读数准确、使用方便等优点，容易实现电脑荧屏显示和打印输出，能够连续的反映转速变化，既能测定发动机稳定情况下的平均转速,也能够用来在足够小的时间间隔这一特定条件下测定发动机的瞬时转速。
转速测量的应用系统在工业生产、科技教育、民用电器等各领域的应用极为广泛，往往可能成为某一产品或控制系统的核心部分，其各种参数在不同的应用中有其侧重，转速测量系统已经普遍的应用在国民经济发展中。
1.3电机转速的测量方法
电机转动的速度称为转速，转速通常用单位时间内的转速表示，单位常为
转/分或 r/min。每秒钟的转速也称为转动频率，它是转动周期的倒数。转速的电测法很多，下面就简单的介绍几种：
1.3.1测频法“M法”
在一定测量时间T内，测量脉冲发生器（替代输入脉冲）产生的脉冲数m1来测量转速，如图1-1“M”法测量转速脉冲所示，设在时间T内，转轴转过的弧度数为Xτ，则转速n可由下式表示：
n?60Xt (1-1)
2?T转轴转过的弧度数Xτ如下式所示：
Xt?2?m1 (1-2) P 5
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图 1-1 “M”法测量转速脉冲
将（1-2）式代入（1-1中）可得转速n的表达式为：
n?60m1 （1-3） TP P-为转轴旋转一周脉冲发生器产生的脉冲数；
n-转速：单位（转/分）；
T-定时时间：单位（秒）。
在该方法中，由于定时时间T和脉冲不能保证严格同步，以及在T内能否正好测量外部脉冲的完整的周期，可能产生的1个脉冲的量化误差。因此，为了提高测量精度，T要有足够长的时间。定时时间可根据测量对象情况预先设置。设置的时间过长，可以提高精度，但在转速较快的情况下，所计的脉冲数增大（码盘孔数已定的情况下），限制了转速测量的量程。而设置的时间过短，测量精度会受到一定的影响。
1.3.2测周期法“T法”
转速可以用两脉冲产生的间隔宽度TP来决定。用以采集数据的码盘，可以是单孔或多孔，对于单孔码盘测量两次脉冲间的时间，就可测出转述数据，TP也可以用时钟脉冲数来表示。对于多孔码盘，其测量的时间只是每转的1/N，N为码盘孔数。如图1-2“T”法脉宽测量所示。TP由定时器测得,在TP内计数值若为m2，则计算公式为：
60 n? (1-4)
PTP
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即： n?60fc (1-5) Pm2 fc-基准时钟脉冲频率 ：单位（Hz）；
n-转速 :单位（转/分）；
m2-时基脉冲。
图 1-2 “T”法脉宽测量
由 “T”法脉宽测量可知“T”法测量精度的误差主要有两个方面，一是两
脉冲的上升沿触发时间不一致而产生的；二是计数和定时起始和关闭不一致而产生的。因此要求脉冲的上升沿（或下降沿）陡峭和计数和定时严格同步。测周法在低转速时精度较高，但随着转速的增加，精度变差，有小于一个脉冲的误差存在。
1.3.3 测频测周法“M/T法”
所谓测频测周法，即是综合了“T”法和“M”法分别对高、低转速具有的不同精度，利用各自的优点而产生的方法，精度位于两者之间，如图3“M/T”法定时/计数测量所示。
“M/T”法采用三个定时/计数器，同时对输入脉冲、高频脉冲（由振荡器产生）、及预设的定时时间进行定时和计数，m1反映转角，m2反映测速的准确时间，通过计算可得转速值n。该法在高速及低速时都具有相对较高的精度。测速时间Td由脉冲发生器脉冲来同步，即Td等于m1个脉冲周期。由图1-3可见，从a点开始，计数器对m1和m2计数，到达预定的测速时间b点时，单片机发出停止计数的指令，因为TC不一定正好等于整数个脉冲的周期，所以，计数器仍对高频脉冲继续计数，到达c点时，脉冲发生器脉冲的上升沿使计数器停止，这样，m2就代表了m1个脉冲周期的时间。
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“M/T”法综合了“T”和“M”两种方法，转速计算如下：
设高频脉冲的频率为fc，每转脉冲发生器发出P个脉冲，由式（1-2）和（1-5）可得M/T法转速计算公式为：
60fcm1 n? （1-6）
pm2 n-转速值：单位（转/分）；
fc-晶体震荡频率：单位（Hz）； m1-输入脉冲数； m2-时基脉冲数。
图1-3 “M/T”法定时/计数测量
通过上面的分析可知，M法适合于高速测量，当转速越低，产生的误差会越大。T法适合于低速测量，转速增高，误差增大。M/T这种转速测量方法的相对误差与转速n无关，只与晶体振荡产生的脉冲有关，故可适合各种转速下的测量。保证其测量精度的途径是增大定时时间T，或提高时基脉冲频率fc。因此，在实际操作时往往采用一种称变M/T的测量方法，所谓变M/T法，是在M/T法的基础上，让测量时间TC始终等于转速输入脉冲信号的周期之和。并根据第一次的所测转速及时调整预测时间TC,兼顾高低转速时的测量精度。基于M法测量速度，电路和程序均较为简单，且可以在一定的条件下满足精度的要求，所以本设计中采用M法进行测量。
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第二章 转速测量系统的总体方案
2.1 设计任务
根据已学过的知识，设计测量电机转速的电路，绘制电路原理图， 要求设计电路能够可靠的工作且满足要求，选取合适的集成芯片，尽量简化电路，做到电路板的经济最小化 ，焊接元器件并完成电路的调试。
2.2设计思路
本转速测量系统主要由电机、光电传感器、定时电路、计数电路、显示部分组成。电机测速原理是将信号采集与被测物体的转动相关联，由原理图可知，信号采集部分是由电动机、遮光板、和光电耦合器组成。光电耦合器直接输出高低电平，随着转盘的不断转动，就不断产生脉冲信号，经脉冲整形后送入计数器，转化为计数脉冲，脉冲信号的频率与转动速度成正比，根据单位时间间隔内的脉冲数，就可获得被测电机转速。
2.3原理框图
一般转速测量系统由以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示：
电动机 光电耦合器 计数器 数码显示器 多谐振荡器
延时复位 图2-1 转速测量系统框图
2.4设计的意义
毕业设计(论文)是学生毕业前最后一个重要的学习环节，是学习深化与升华
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