利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法，更具體的說，是涉及一種利用視覺暫 留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外常用的測(cè)速方法有光電碼盤測(cè)速法、霍爾元件測(cè)速法、離心式轉(zhuǎn)速表 測(cè)速法、測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速法、漏磁測(cè)速法、閃光測(cè)速法和振動(dòng)測(cè)速法。這些方法一般都能夠 對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較精確的測(cè)量，但一般情況均為測(cè)量一圈或一圈以上的轉(zhuǎn)動(dòng) 后得出轉(zhuǎn)速，或者有部分方法對(duì)同軸同心的要求較高。
[0003] 視覺暫留現(xiàn)象即視覺暫?，F(xiàn)象，又稱余暉效應(yīng)，人眼在觀察景物時(shí)，光信號(hào)傳入大 腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時(shí)間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視 覺稱后像。凸透鏡成像是物體放在焦點(diǎn)之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實(shí)像，實(shí)像有縮小、 等大、放大三種，物距越小，像距越大，實(shí)像越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用視覺暫留及透 鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：利用視覺暫留及透鏡成像原理的 轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器包括被測(cè)物體、凸透鏡、計(jì)時(shí)器和底座，所述凸透鏡設(shè)在 被測(cè)物體和計(jì)時(shí)器之間，所述被測(cè)物體上設(shè)有擋光片，所述擋光片外側(cè)設(shè)有光電門，所述光 電門通過導(dǎo)線與計(jì)時(shí)器相連；所述底座上設(shè)有滑槽，所述凸透鏡、計(jì)時(shí)器設(shè)在滑槽內(nèi)，所述 計(jì)時(shí)器發(fā)出的光在被測(cè)物體上形成清晰的像。
[0006] 所述凸透鏡、計(jì)時(shí)器在滑槽內(nèi)位置可調(diào)，所述計(jì)時(shí)器對(duì)時(shí)間的顯示為上下顛倒的， 所述被測(cè)物體表面為黑色，表面上貼有凹槽貼膜，所述凹槽貼膜為白色，所述凹槽貼膜大小 可調(diào)，所述凹槽貼膜數(shù)量為1~6個(gè)。
[0007] 利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方法，包括以下步驟： 1) 調(diào)節(jié)被測(cè)物體、凸透鏡、計(jì)時(shí)器在底座的位置，使計(jì)時(shí)器在被測(cè)物體上形成清晰的 像； 2) 當(dāng)被測(cè)物體轉(zhuǎn)速< 0. 5r/s，在被測(cè)物體上設(shè)置對(duì)稱的η個(gè)凹槽貼膜，n=2~6， 使被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)，利用計(jì)時(shí)器記錄經(jīng)過對(duì)稱凹槽貼膜的時(shí)間分別為、t2，通過公式
當(dāng)被測(cè)物體轉(zhuǎn)速〇. 5r/s~24r/s，在被測(cè)物體上設(shè)置1個(gè)凹槽貼膜，計(jì)時(shí)圈數(shù)分別 為第1圈，第2圈，第3圈，第4圈，第5圈，第6圈；第1圈時(shí)間顯示為h，第2圈時(shí)間顯示 為t2，第3圈時(shí)間顯示為t3，第4圈時(shí)間顯示為t4，第5圈時(shí)間顯示為t5，第6圈時(shí)間顯示為
當(dāng)被測(cè)物體轉(zhuǎn)速> 24r/s，通過光電門和擋光片對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)圈數(shù)分別 為第1圈，第n+1圈，第2n+l圈，第3n+l圈，第4n+l圈，第5n+l圈，第1圈時(shí)間顯示為心， 第n+1圈時(shí)間顯不為t2，第2n+l圈時(shí)間顯不為t3，第3n+l圈時(shí)間顯不為t4，第4n+l圈時(shí)間
顯不為ts，第5n+l圈時(shí)間顯不為t6 物體的轉(zhuǎn)速。
[0008] 本發(fā)明的有益效果為：（1)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的無接觸式測(cè)量；（2)可以更精確的測(cè)量低 轉(zhuǎn)速物體在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過程中是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)速改變等；（3)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中高轉(zhuǎn)速物體進(jìn)行平均 轉(zhuǎn)速的測(cè)量；（4)可確知轉(zhuǎn)動(dòng)一圈或多圈實(shí)際所用的時(shí)間；（5)所貼物體質(zhì)量輕便，不易影 響物體轉(zhuǎn)速。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中：被測(cè)物體1、凸透鏡2、計(jì)時(shí)器3、底座4、滑槽5、凹槽貼膜6、擋光片7、光電門8。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所提出的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè) 量?jī)x器及測(cè)量方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0011] 本發(fā)明的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器包括 被測(cè)物體1、凸透鏡2、計(jì)時(shí)器3和底座4,所述凸透鏡2設(shè)在被測(cè)物體1和計(jì)時(shí)器3之間，所 述被測(cè)物體1上設(shè)有擋光片7,所述擋光片7外側(cè)設(shè)有光電門8,所述光電門8通過導(dǎo)線與 計(jì)時(shí)器3相連；所述底座4上設(shè)有滑槽5,所述凸透鏡2、計(jì)時(shí)器3設(shè)在滑槽5內(nèi)，所述計(jì)時(shí) 器3發(fā)出的光在被測(cè)物體1上形成清晰的像。
[0012] 所述凸透鏡2、計(jì)時(shí)器3在滑槽5內(nèi)位置可調(diào)，所述計(jì)時(shí)器3對(duì)時(shí)間的顯示為上下 顛倒的，所述被測(cè)物體1表面為黑色，表面上貼有凹槽貼膜6,所述凹槽貼膜6為白色、大小 可調(diào)、數(shù)量為1~6個(gè)。
[0013] 凹槽貼膜6由黑白兩部分組成，設(shè)計(jì)凹槽貼膜6能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)時(shí)器3 發(fā)出的光在黑色區(qū)域的屏蔽，而在白色區(qū)域顯示的增強(qiáng)。當(dāng)凹槽貼膜6隨被測(cè)物體1轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，雖然有光的照射，但只有在白色部分才顯示出時(shí)間，由于人眼的視覺暫留特性，就能夠 讀出白色區(qū)域顯示的時(shí)間。
[0014] 計(jì)時(shí)器3發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡2作用后在凹槽貼膜6白色區(qū)域上正常顯示，而在黑 色區(qū)域，由于黑色對(duì)紅光的吸收作用，黑色區(qū)域不能顯示出時(shí)間。這樣當(dāng)被測(cè)物體1轉(zhuǎn)動(dòng)， 只有當(dāng)凹槽貼膜6白色區(qū)域轉(zhuǎn)過照射部位時(shí)，才有時(shí)間顯示。當(dāng)白色區(qū)域連續(xù)兩次顯示時(shí) 間時(shí)，被測(cè)物體1正好轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次的時(shí)間差就是被測(cè)物體1轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間，也就是被 測(cè)物體1的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，進(jìn)而就可以算出被測(cè)物體1轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速。
[0015] 利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，包括以下步驟： 1) 調(diào)節(jié)被測(cè)物體1、凸透鏡2、計(jì)時(shí)器3在底座4的位置，使計(jì)時(shí)器3在被測(cè)物體1上形 成清晰的像； 2) 當(dāng)被測(cè)物體1轉(zhuǎn)速< 0. 5r/s，在被測(cè)物體1上設(shè)置對(duì)稱的η個(gè)凹槽貼膜6,n=2~ 6,使被測(cè)物體1轉(zhuǎn)動(dòng)，利用計(jì)時(shí)器3記錄經(jīng)過對(duì)稱凹槽貼膜6的時(shí)間分別為t2，通過公
當(dāng)被測(cè)物體1轉(zhuǎn)速〇. 5r/s~24r/s，在被測(cè)物體1上設(shè)置1個(gè)凹槽貼膜6,計(jì)時(shí)圈數(shù) 分別為第1圈，第2圈，第3圈，第4圈，第5圈，第6圈；第1圈時(shí)間顯示為h，第2圈時(shí)間 顯示為t2，第3圈時(shí)間顯示為t3，第4圈時(shí)間顯示為t4，第5圈時(shí)間顯示為t5，第6圈時(shí)間顯
當(dāng)被測(cè)物體1轉(zhuǎn)速> 24r/s，通過光電門8和擋光片7對(duì)被測(cè)物體1進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)圈 數(shù)分別為第1圈，第n+1圈，第2n+l圈，第3n+l圈，第4n+l圈，第5n+l圈，第1圈時(shí)間顯示 為h，第n+1圈時(shí)間顯不為t2，第2n+l圈時(shí)間顯不為t3，第3n+l圈時(shí)間顯不為t4，第4n+l
圈時(shí)間顯不為t5，第5n+l圈時(shí)間顯不為t6: 出被測(cè)物體1的轉(zhuǎn)速。
[0016] 本發(fā)明所測(cè)轉(zhuǎn)速可以是一圈轉(zhuǎn)動(dòng)后的平均轉(zhuǎn)速，也可以是小于一圈情況下的1/n 圈時(shí)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)也可以是多圈轉(zhuǎn)動(dòng)后的平均轉(zhuǎn)速。每次的像可以通過攝像技術(shù)進(jìn)行記錄， 并通過上述計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。 實(shí)施例
[0017] 將轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器經(jīng)過設(shè)置調(diào)節(jié)后，應(yīng)用在玻爾共振實(shí)驗(yàn)儀的轉(zhuǎn)盤速度測(cè)量上，顯 示效果正常，測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果如下：
由測(cè)量結(jié)果可以看出，本組數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻爾共振儀相位盤轉(zhuǎn)速的測(cè)量，且測(cè)量方法 直觀、簡(jiǎn)便，具有很廣的應(yīng)用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器 包括被測(cè)物體（1)、凸透鏡（2)、計(jì)時(shí)器（3)和底座（4)，所述凸透鏡（2)設(shè)在被測(cè)物體（1) 和計(jì)時(shí)器（3)之間，所述被測(cè)物體（1)上設(shè)有擋光片（7)，所述擋光片（7)外側(cè)設(shè)有光電口 (8)，所述光電口（8)通過導(dǎo)線與計(jì)時(shí)器（3)相連；所述底座（4)上設(shè)有滑槽（5)，所述凸透 鏡（2 )、計(jì)時(shí)器（3 )設(shè)在滑槽（5 )內(nèi)，所述計(jì)時(shí)器（3 )發(fā)出的光在被測(cè)物體（1)上形成清晰的 像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是， 所述凸透鏡（2)、計(jì)時(shí)器（3)在滑槽（5)內(nèi)位置可調(diào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是， 所述計(jì)時(shí)器（3)對(duì)時(shí)間的顯示為上下顛倒的。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是， 所述被測(cè)物體（1)表面為黑色，表面上貼有凹槽貼膜（6)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是， 所述凹槽貼膜（6)為白色。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是， 所述凹槽貼膜（6)大小可調(diào)。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，其特征是， 所述凹槽貼膜（6)數(shù)量為1~6個(gè)。8. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器的測(cè)量 方法，其特征是，包括W下步驟： 1) 調(diào)節(jié)被測(cè)物體（1)、凸透鏡（2)、計(jì)時(shí)器（3)在底座（4)的位置，使計(jì)時(shí)器（3)在被測(cè) 物體（1)上形成清晰的像； 2) 當(dāng)被測(cè)物體（1)轉(zhuǎn)速< 0. 5r/s，在被測(cè)物體（1)上設(shè)置對(duì)稱的η個(gè)凹槽貼膜（6)， η=2~6,使被測(cè)物體（1)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用計(jì)時(shí)器（3)記錄經(jīng)過對(duì)稱凹槽貼膜（6)的時(shí)間分別為ti，t2,通過公式 計(jì)算出被測(cè)物體（1)在此i圈內(nèi)的轉(zhuǎn)速； '請(qǐng) 當(dāng)被測(cè)物體（1)轉(zhuǎn)速0.5r/s~24r/s，在被測(cè)物體（1)上設(shè)置1個(gè)凹槽貼膜（6)，計(jì) 時(shí)圈數(shù)分別為第1圈，第2圈，第3圈，第4圈，第5圈，第6圈；第1圈時(shí)間顯示為ti，第2 圈時(shí)間顯示為t2,第3圈時(shí)間顯示為t3,第4圈時(shí)間顯示為t4,第5圈時(shí)間顯示為ts，第6圈 時(shí)間顯示為te，通過公式計(jì)算出被測(cè)物體（1)的轉(zhuǎn)速； 當(dāng)被測(cè)物體（1)轉(zhuǎn)速> 24r/s，通過光電口（8)和擋光片（7)對(duì)被測(cè)物體（1)進(jìn)行計(jì)時(shí)， 計(jì)時(shí)圈數(shù)分別為第1圈，第n+1圈，第化+1圈，第化+1圈，第4n+l圈，第5n+l圈，第1圈時(shí) 間顯示為ti，第n+1圈時(shí)間顯示為t2,第化+1圈時(shí)間顯示為t3,第化+1圈時(shí)間顯示為t4,第 4n+l圈時(shí)間顯示為ts，第5n+l圈時(shí)間顯示為te，通過公式計(jì)算出被測(cè)物體（1)的轉(zhuǎn)速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用視覺暫留及透鏡成像原理的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器包括被測(cè)物體、凸透鏡、計(jì)時(shí)器和底座，所述凸透鏡設(shè)在被測(cè)物體和計(jì)時(shí)器之間，所述被測(cè)物體上設(shè)有擋光片，所述擋光片外側(cè)設(shè)有光電門，所述光電門通過導(dǎo)線與計(jì)時(shí)器相連；所述底座上設(shè)有滑槽，所述凸透鏡、計(jì)時(shí)器設(shè)在滑槽內(nèi)，所述計(jì)時(shí)器發(fā)出的光在被測(cè)物體上形成清晰的像。所述測(cè)量方法包括以下步驟：首先，使計(jì)時(shí)器在被測(cè)物體上形成清晰的像；其次，根據(jù)被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速，選用計(jì)時(shí)器或光電門計(jì)時(shí)，通過公式算出轉(zhuǎn)速。本發(fā)明可以更精確的測(cè)量低轉(zhuǎn)速物體在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過程中是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)速改變等；實(shí)現(xiàn)對(duì)中高轉(zhuǎn)速物體進(jìn)行平均轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
【IPC分類】G01P3/36
【公開號(hào)】CN105242059
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510656213
【發(fā)明人】張禮
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)成賢學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月12日