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随着现代科学技术的发展，转速测量仪表已经步入现代化、电子化的行列。现在非接触式的电子与数字化的测速仪表得到了广泛的应用。这类的转速测量仪表大多具有体积小、重量轻、读书准确、使用方便等优点，而且容易实现电脑荧屏显示和打印输出，能够连续的反应转速的变化，既能测定发动机稳定情况下的平均转速，也能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。目前，按现有产品的主要构成原件分类，可分为晶体管式、集成电路式和单片机式。晶体管式转速测量仪中，有的设有记忆电路，其数码管无闪烁现象，显示效果好，而且测量速度较高；集成电路式转速测量仪具有重量轻、体积小、功耗小等优点，而且集成电路元件内设有显示电路，这使得转速测量仪实现小型化；单片机的出现是的转速测量仪表的设计变得更加灵活。
第二章 转速测量系统的原理
2.1 转速测量的方法
转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：
①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为
f x =Nt (2-1)
②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。
③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。
电子式定时计数法测量频率时,其测量准确度主要由两项误差来决定:一项是时基误差;另一项是量化±1误差。当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为：
Er1 = 测量误差值实际测量值×100 % = 1N×100 % (2-2)
由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1就越小,所以测频率法适用于高频信号(高转速信号) 的测量。对于测周期法,测量相对误差为：
Er2 = 测量误差值实际测量值×100 % = 1m0×100 % (2-3)
对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 ,源!自%751>文)论(文]网[www.751com.cn越大, Er2就越小,所以测周期法适用于低频信号(低转速信号) 的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为：
Er3 = 测量误差值实际测量值100% = 1m2×100 % (2-4)
从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。它适用于高、低频信号(高、低转速信号) 的测量。但随着精度和频率的提高, 采样周期将大大延长,并且判断m1 也要延长采样周期,不适合实时测量。
根据以上的讨论,考虑到实际应用中需要测量的转速范围很宽,上述的转速测量方法难以满足要求,因此,研究高精度的转速测量方法,以同时适用于高、低转速信号的测量,不仅具有重要的理论意义,也是实际生产中的需要。