利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种转速测量仪器及测量方法，更具体的说，是涉及一种利用视觉暂 留及透镜成像原理的转速测量仪器及测量方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内外常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、离心式转速表 测速法、测速发电机测速法、漏磁测速法、闪光测速法和振动测速法。这些方法一般都能够 对高速转动物体的转速进行比较精确的测量，但一般情况均为测量一圈或一圈以上的转动 后得出转速，或者有部分方法对同轴同心的要求较高。
[0003] 视觉暂留现象即视觉暂停现象，又称余晖效应，人眼在观察景物时，光信号传入大 脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视 觉称后像。凸透镜成像是物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、 等大、放大三种，物距越小，像距越大，实像越大。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种利用视觉暂留及透 镜成像原理的转速测量仪器及测量方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：利用视觉暂留及透镜成像原理的 转速测量仪器，所述转速测量仪器包括被测物体、凸透镜、计时器和底座，所述凸透镜设在 被测物体和计时器之间，所述被测物体上设有挡光片，所述挡光片外侧设有光电门，所述光 电门通过导线与计时器相连；所述底座上设有滑槽，所述凸透镜、计时器设在滑槽内，所述 计时器发出的光在被测物体上形成清晰的像。
[0006] 所述凸透镜、计时器在滑槽内位置可调，所述计时器对时间的显示为上下颠倒的， 所述被测物体表面为黑色，表面上贴有凹槽贴膜，所述凹槽贴膜为白色，所述凹槽贴膜大小 可调，所述凹槽贴膜数量为1~6个。
[0007] 利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器的测量方法，包括以下步骤： 1) 调节被测物体、凸透镜、计时器在底座的位置，使计时器在被测物体上形成清晰的 像； 2) 当被测物体转速< 0. 5r/s，在被测物体上设置对称的η个凹槽贴膜，n=2~6， 使被测物体转动，利用计时器记录经过对称凹槽贴膜的时间分别为、t2，通过公式
当被测物体转速〇. 5r/s~24r/s，在被测物体上设置1个凹槽贴膜，计时圈数分别 为第1圈，第2圈，第3圈，第4圈，第5圈，第6圈；第1圈时间显示为h，第2圈时间显示 为t2，第3圈时间显示为t3，第4圈时间显示为t4，第5圈时间显示为t5，第6圈时间显示为
当被测物体转速> 24r/s，通过光电门和挡光片对被测物体进行计时，计时圈数分别 为第1圈，第n+1圈，第2n+l圈，第3n+l圈，第4n+l圈，第5n+l圈，第1圈时间显示为心， 第n+1圈时间显不为t2，第2n+l圈时间显不为t3，第3n+l圈时间显不为t4，第4n+l圈时间
显不为ts，第5n+l圈时间显不为t6 物体的转速。
[0008] 本发明的有益效果为：（1)实现对转速的无接触式测量；（2)可以更精确的测量低 转速物体在转动一圈过程中是否出现转速改变等；（3)可以实现对中高转速物体进行平均 转速的测量；（4)可确知转动一圈或多圈实际所用的时间；（5)所贴物体质量轻便，不易影 响物体转速。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的结构示意图； 图中：被测物体1、凸透镜2、计时器3、底座4、滑槽5、凹槽贴膜6、挡光片7、光电门8。
【具体实施方式】
[0010] 现结合附图和实施例对本发明所提出的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测 量仪器及测量方法作进一步详细说明。
[0011] 本发明的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，所述转速测量仪器包括 被测物体1、凸透镜2、计时器3和底座4,所述凸透镜2设在被测物体1和计时器3之间，所 述被测物体1上设有挡光片7,所述挡光片7外侧设有光电门8,所述光电门8通过导线与 计时器3相连；所述底座4上设有滑槽5,所述凸透镜2、计时器3设在滑槽5内，所述计时 器3发出的光在被测物体1上形成清晰的像。
[0012] 所述凸透镜2、计时器3在滑槽5内位置可调，所述计时器3对时间的显示为上下 颠倒的，所述被测物体1表面为黑色，表面上贴有凹槽贴膜6,所述凹槽贴膜6为白色、大小 可调、数量为1~6个。
[0013] 凹槽贴膜6由黑白两部分组成，设计凹槽贴膜6能增强实验效果，实现对计时器3 发出的光在黑色区域的屏蔽，而在白色区域显示的增强。当凹槽贴膜6随被测物体1转动 时，虽然有光的照射，但只有在白色部分才显示出时间，由于人眼的视觉暂留特性，就能够 读出白色区域显示的时间。
[0014] 计时器3发出的光经凸透镜2作用后在凹槽贴膜6白色区域上正常显示，而在黑 色区域，由于黑色对红光的吸收作用，黑色区域不能显示出时间。这样当被测物体1转动， 只有当凹槽贴膜6白色区域转过照射部位时，才有时间显示。当白色区域连续两次显示时 间时，被测物体1正好转动一周，两次的时间差就是被测物体1转动一周的时间，也就是被 测物体1的转动周期，进而就可以算出被测物体1转动的转速。
[0015] 利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器在进行测量时，包括以下步骤： 1) 调节被测物体1、凸透镜2、计时器3在底座4的位置，使计时器3在被测物体1上形 成清晰的像； 2) 当被测物体1转速< 0. 5r/s，在被测物体1上设置对称的η个凹槽贴膜6,n=2~ 6,使被测物体1转动，利用计时器3记录经过对称凹槽贴膜6的时间分别为t2，通过公
当被测物体1转速〇. 5r/s~24r/s，在被测物体1上设置1个凹槽贴膜6,计时圈数 分别为第1圈，第2圈，第3圈，第4圈，第5圈，第6圈；第1圈时间显示为h，第2圈时间 显示为t2，第3圈时间显示为t3，第4圈时间显示为t4，第5圈时间显示为t5，第6圈时间显
当被测物体1转速> 24r/s，通过光电门8和挡光片7对被测物体1进行计时，计时圈 数分别为第1圈，第n+1圈，第2n+l圈，第3n+l圈，第4n+l圈，第5n+l圈，第1圈时间显示 为h，第n+1圈时间显不为t2，第2n+l圈时间显不为t3，第3n+l圈时间显不为t4，第4n+l
圈时间显不为t5，第5n+l圈时间显不为t6: 出被测物体1的转速。
[0016] 本发明所测转速可以是一圈转动后的平均转速，也可以是小于一圈情况下的1/n 圈时的转速，同时也可以是多圈转动后的平均转速。每次的像可以通过摄像技术进行记录， 并通过上述计算方法进行计算。 实施例
[0017] 将转速测量仪器经过设置调节后，应用在玻尔共振实验仪的转盘速度测量上，显 示效果正常，测量数据结果如下：
由测量结果可以看出，本组数据实现了对玻尔共振仪相位盘转速的测量，且测量方法 直观、简便，具有很广的应用性。
【主权项】
1. 一种利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是，所述转速测量仪器 包括被测物体（1)、凸透镜（2)、计时器（3)和底座（4)，所述凸透镜（2)设在被测物体（1) 和计时器（3)之间，所述被测物体（1)上设有挡光片（7)，所述挡光片（7)外侧设有光电口 (8)，所述光电口（8)通过导线与计时器（3)相连；所述底座（4)上设有滑槽（5)，所述凸透 镜（2 )、计时器（3 )设在滑槽（5 )内，所述计时器（3 )发出的光在被测物体（1)上形成清晰的 像。2. 根据权利要求1所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是， 所述凸透镜（2)、计时器（3)在滑槽（5)内位置可调。3. 根据权利要求1所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是， 所述计时器（3)对时间的显示为上下颠倒的。4. 根据权利要求1所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是， 所述被测物体（1)表面为黑色，表面上贴有凹槽贴膜（6)。5. 根据权利要求4所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是， 所述凹槽贴膜（6)为白色。6. 根据权利要求4所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是， 所述凹槽贴膜（6)大小可调。7. 根据权利要求4所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器，其特征是， 所述凹槽贴膜（6)数量为1~6个。8. -种根据权利要求1所述的利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器的测量 方法，其特征是，包括W下步骤： 1) 调节被测物体（1)、凸透镜（2)、计时器（3)在底座（4)的位置，使计时器（3)在被测 物体（1)上形成清晰的像； 2) 当被测物体（1)转速< 0. 5r/s，在被测物体（1)上设置对称的η个凹槽贴膜（6)， η=2~6,使被测物体（1)转动，利用计时器（3)记录经过对称凹槽贴膜（6)的时间分别为ti，t2,通过公式 计算出被测物体（1)在此i圈内的转速； '请 当被测物体（1)转速0.5r/s~24r/s，在被测物体（1)上设置1个凹槽贴膜（6)，计 时圈数分别为第1圈，第2圈，第3圈，第4圈，第5圈，第6圈；第1圈时间显示为ti，第2 圈时间显示为t2,第3圈时间显示为t3,第4圈时间显示为t4,第5圈时间显示为ts，第6圈 时间显示为te，通过公式计算出被测物体（1)的转速； 当被测物体（1)转速> 24r/s，通过光电口（8)和挡光片（7)对被测物体（1)进行计时， 计时圈数分别为第1圈，第n+1圈，第化+1圈，第化+1圈，第4n+l圈，第5n+l圈，第1圈时 间显示为ti，第n+1圈时间显示为t2,第化+1圈时间显示为t3,第化+1圈时间显示为t4,第 4n+l圈时间显示为ts，第5n+l圈时间显示为te，通过公式计算出被测物体（1)的转速。
【专利摘要】本发明公开了一种利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器及测量方法，所述转速测量仪器包括被测物体、凸透镜、计时器和底座，所述凸透镜设在被测物体和计时器之间，所述被测物体上设有挡光片，所述挡光片外侧设有光电门，所述光电门通过导线与计时器相连；所述底座上设有滑槽，所述凸透镜、计时器设在滑槽内，所述计时器发出的光在被测物体上形成清晰的像。所述测量方法包括以下步骤：首先，使计时器在被测物体上形成清晰的像；其次，根据被测物体的转速，选用计时器或光电门计时，通过公式算出转速。本发明可以更精确的测量低转速物体在转动一圈过程中是否出现转速改变等；实现对中高转速物体进行平均转速的测量。
【IPC分类】G01P3/36
【公开号】CN105242059
【申请号】CN201510656213
【发明人】张礼
【申请人】东南大学成贤学院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月12日