非接触式手持测速仪.
流速流量监测3
1．单人使用，总重1.3公斤，手持测量或 置于三脚架上。 2．内置可充电电池，连续工作8小时 3．内置俯仰角传感器, 俯仰角自动改正， 手动选择水平角。 4．抗正常跌落，防雨淋。 5．测速范围1-13米/秒,测速精度0.03米/秒 6．环境温度-30～+70℃。 7．电波发射锥度角12度。 8．电波发射标称功率10毫瓦。 9．电波频率24GHz。 制造厂家：美国德卡托电子公司
能测量两条垂线流速的ADFM （用于渠道）
能测量两条垂线流速的ADFM （用于非满管管道）
ADFM
传感器 岸上仪器
能测量小型断面平均流速的多普勒流 速流量计原理图
电磁法测量流量
应用电磁流量计要在所测断面上布设一个能在整个 断面上产生磁场的大线圈，整个水流切割磁力线后 产生感应电动势，测量此电动势后得到水流速度， 再由断面面积计算流量。这种仪器国内应用极少。 特点： 能测量整个断面的平均流速。 自动化程度高。 测流系统复杂，布设线圈很困难。 只能用于渠道和少量小河。
用HADCP进行流速流 量自动监测
0.6 0.5 0.4
上海松浦水文站人工船测断面平均流速与 H-ADCP实测流速相关分析图
y = 1.0564x + 0.0126 R = 0.9979
人工船测断面平均流速 （m/s）
0.3 0.2 0.1 0
-0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6
H-ADCP实测流速（m/s）
HADCP传感器
美国地调局 USGS
应用HADCP的流速流量测量系统组 成
1. 双波束HADCP：一个水层的流速测量，水位测 量
2. 计算机、（系统主机）：流速、水位数据采 集、处理、显示、 计算流量、多信道数据通讯接口。
光的传播和折射在光学传感器中的应用
光的传播和折射在光学传感器中的应用光学传感器是一种基于光传播和折射原理的传感器，广泛应用于物体检测、测距、测速、非接触式测温等领域。
本文将围绕光的传播和折射原理展开讨论，探讨光学传感器在各个应用领域中的具体应用。
一、光的传播原理光是一种电磁波，在真空中的传播速度为光速，约为3×10^8米/秒。
在光学传感器中，光通过光源发出后，经过一系列的传输介质进入传感器，最终被光探测器接收。
在传播的过程中，光的特性将会发生变化，其中光的折射是重要的现象之一。
二、光的折射原理当光从一种介质传播到另一种介质时，光的传播方向会发生改变，这种现象被称为光的折射。
根据折射定律，光的入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
光的折射现象可以利用在光学传感器中实现物体的检测和测量。
三、光学传感器的应用案例之一：物体检测物体检测是光学传感器最常见的应用之一。
通过设置光源和光探测器，当物体进入光学传感器的检测范围时，光会被物体吸收、反射或散射，进而改变光探测器接收到的光强度。
通过检测光强度的变化，可以实现对物体的检测。
例如，将光学传感器应用于自动门。
当有人或物体接近门口时，光探测器接收到的光强度会发生变化，传感器会发送信号给控制系统，从而打开或关闭门。
这种物体检测的应用在许多自动化系统中得到广泛应用，如自动售货机、自动扶梯等。
四、光学传感器的应用案例之二：测距和测速光学传感器还可以应用于测距和测速。
通过利用光的折射原理，结合精密的测量和计算，可以实现对物体距离和速度的准确测量。
在测距应用中，光学传感器通常采用时间飞行原理。
传感器发射短脉冲光，通过计算光从发射到接收所经过的时间和光速，可以准确计算出物体与传感器的距离。
这种测距技术被广泛应用于激光测距仪、雷达测距仪等领域。
在测速应用中，光学传感器通常利用多普勒效应。
当光经过运动物体反射回传感器时，由于运动物体的速度导致光的频率发生变化，从而可以通过测量频率的变化来计算物体的速度。
基于多普勒的车辆测速仪
０ 引 言
速 度 是导 航 系 统 的重 要 工 作参 数 ， 所 以设 法 提 高 测速 精度 显得 尤为 重要 。 目前 车辆测 速方 式有 多
种， 如接 触式 测量 有 机 械 式 、 光 电式 和 磁 电式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等 ， 非
接 触式 有雷 达测 速 、 ＧＰ Ｓ定 位 测速 等 。车轮 周 长 受
关键词 ： 多 普勒 ； 超声 波 ； 测速 仪
中 图分 类 号 ： ＴＰ ３ ６ ８
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ｌ 一２ ２ ５ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ —０ ０ ７ ０ —０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｉ ｍｓ ｔ ｏ ａ ｐ ｐｌ ｙ ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ —
1001225702007003abstractnceofmeasuringshipspeedtolandvehiclesusingtheeffectofdopplerandultrasonicsensorstodevelopaprototypeandverifythefeasibilityofthisdesignbymakinganexperimentusecarkeywordsspeedometer测速仪属于非接触测量有受环境影响小精度高等特点将舰船的多普勒应用经验拓展到陆地车辆测速技术中将给车辆测速提供一种新思路工作原理多普勒效应是指当机械波的发射源与接收点间沿两者连线方向存在相对速度时接收到的频率与发射频率并不相同存在频率偏移这一频率差称之为多普勒频移在车辆运动中由于车辆存在速度发射源和接收源会产生多普勒频移波发射模块回波信号接收模块通信模块和主控制器模块等系统结构如图1所示
激光多普勒测速
激光多普勒测速1.引言激光多普勒测速技术是伴随着激光器的诞生而产生的一种新的测量技术，它是利用激光的多普勒效应来对流体或固体速度进行测量的一种技术，广泛应用于军事，航空，航天，机械，能源，冶金，水利，钢铁，计量，医学，环保等领域[1-2]。
激光多普勒测速仪是利用激光多普勒效应来测量流体或固体运动速度的一种仪器，通常由五个部分组成：激光器，入射光学单元，接收或收集光学单元，多普勒信号处理器和数据处理系统或数据处理器，主要优点在于非接触测量，线性特性，较高的空间分辨率和快速动态响应，采用近代光-电子学和微处理机技术的LDV系统，可以比较容易地实现二维，三维等流动的测量，并获得各种复杂流动结构的定量信息。
由于上述潜在的独特功能，激光多普勒技术吸引了大量的实验流体力学和其他学科的研究工作者去研究和解决这些问题，使激光测速技术得到飞速发展，成为流动测量实验的有力工具。
激光测速技术的发展大体上可分为三个阶段[1-3]。
第一个阶段是1964 – 1972 年，这是激光测速发展的初期。
在此期间，大多数的光学装置都比较简单，用各种元件拼搭而成，光学性能和效率不高，使用调准也不方便；第二个阶段是1973 – 1980 年，在此期间，激光测速在光学系统和信号处理器方面有了很大的发展。
光束扩展，空间滤波，偏振分离，频率分离，光学频移等近代光学技术相继应用到激光测速仪中。
从1980年到现在，激光测速进入了第三个阶段。
在此期间，应用研究得到快速发展。
在发表的论文中，有关流动研究的论文急剧增加。
多维系统，光纤传输技术以及数字信号处理和微机数据处理技术等的出现把激光多普勒技术推向更高水平，使用调整更加方便。
此外，半导体激光器的应用是其小型化成为可能，推动激光多普勒测速走出实验室，迈向工业和现场应用。
激光的多普勒效应是激光多普勒测速技术的重要理论基础，当光源和运动物体发生相对运动时，从运动物体散射回来的光会产生多普勒频移，这个频移量的大小与运动物体的速度，入射光和速度方向的夹角都有关系[1]。
4常见非电量检测
在沿着偏心方向上，条纹近似地平行于栅线，称纵向莫尔条纹 其他位置上上，称为斜向莫尔条纹
(b) 切向光栅 --- 环形莫尔条纹
光栅：两块，切向刻线，切向相同，栅距角相同， 基圆半径不同，栅线面相对同心叠合， 条纹：是以光栅中心为圆心的同心圆簇， 宽度也不是定值，随位置不同而不同。 特点：具有全光栅平均效应，用于高精度角度测量和分度。 (c) 环形光栅 --- 辐射形莫尔条纹 光栅：两块完全相同，环形刻线，偏心叠合， 条纹：近似直线并成辐射方向，称为辐射形莫尔条纹。
nz f 60
r 1齿 （s ）
60 齿 （
r
min ）
一、测频法 测定在预定的标准时间内进入计数器的待测信号脉冲的个数从 而得到转速。 · （首先）将频率为 f 的电脉冲放大整形，传输到主门的输入端 ·由晶体（石英）振荡器产生标准频率 f 信号，经时基分频器产 生可调波宽的低频方波信号（即标准时基 t （0.1s,1s,10s 等）
非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小， 测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和快速 变化的温度等优点。
接触式与非接触式测温特点比较
方 式 测量 条件 接 触 式 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件 的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不 超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不 对感温元件产生腐蚀 特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性 对象的连续在线测温，对高于l 300℃以上 的温度测量较困难 工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级， 实验室用表可达0.01级 慢，通常为几十秒到几分钟 非 接 触 式 需准确知道被测对象表面发射率；被测对 象的辐射能充分照射到检测元件上
(6) 流量检测
一. 流量的概念 流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量，前 者称体积流量（m3/s)，后者称质量流量(kg/s)。
测量的方法
测量的方法测量是科学研究、工程设计、生产制造和社会管理等各个领域中不可或缺的重要技术手段。
它是指通过比较、判断和计算等操作，确定物质、能量、信息等量的大小、形状、位置、速度、质量、温度、压力、电磁场等特征的过程。
测量的结果对于科学研究、工程设计、生产制造和社会管理的决策和实践具有重要的参考和指导作用。
本文将介绍常见的测量方法及其应用。
一、传统测量方法1. 直接测量法直接测量法是指通过观察和读数等手段，直接得出所需测量量的数值。
例如，使用尺子、卡尺等测量长度；使用电压表、电流表等测量电量；使用温度计、压力计等测量温度、压力等。
直接测量法的优点是简单易行，但精度受限于测量仪器的精度和人为误差。
2. 间接测量法间接测量法是指通过多个已知量的关系，推导出所需测量量的数值。
例如，使用勾股定理测量斜边长度；使用牛顿第二定律测量物体的质量；使用声速公式测量声速等。
间接测量法的优点是可以测量某些无法直接测量的量，但需要对已知量的关系进行准确的推导和计算，精度受限于推导和计算的准确程度。
3. 比较测量法比较测量法是指通过将所需测量量与已知标准量进行比较，确定所需测量量的数值。
例如，使用天平测量物体的质量；使用比色皿测量液体的浓度等。
比较测量法的优点是精度高，但需要准确的标准量作为比较基准，且需要消除比较过程中的误差。
二、现代测量方法1. 电子测量法电子测量法是指利用电子技术实现测量的方法。
例如，使用数字万用表、示波器等电子仪器测量电量、电压、电流等。
电子测量法的优点是精度高、稳定性好、自动化程度高，但需要专业的电子知识和设备。
2. 光学测量法光学测量法是指利用光学原理实现测量的方法。
例如，使用激光测距仪、光学显微镜等测量长度、直径、角度等。
光学测量法的优点是非接触式测量，不会对被测物体造成损伤，精度高，但需要光学知识和设备。
3. 激光测量法激光测量法是指利用激光技术实现测量的方法。
例如，使用激光测距仪、激光测速仪等测量距离、速度等。
第22届广东省青少年科技创新大赛项目成绩
第22届广东省青少年科技创新大赛科技创新成果竞赛项目获奖名单科技创新成果竞赛项目一等奖：
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第 2 页共18 页日期：2007年4月14日
第 3 页共18 页日期：2007年4月14日
科技创新成果竞赛项目二等奖：
第 4 页共18 页日期：2007年4月14日
第 5 页共18 页日期：2007年4月14日
第 6 页共18 页日期：2007年4月14日
第7 页共18 页日期：2007年4月14日
第8 页共18 页日期：2007年4月14日
第9 页共18 页日期：2007年4月14日
科技创新成果竞赛项目三等奖：
第10 页共18 页日期：2007年4月14日
第11 页共18 页日期：2007年4月14日
第12 页共18 页日期：2007年4月14日
第13 页共18 页日期：2007年4月14日
第14 页共18 页日期：2007年4月14日
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第17 页共18 页日期：2007年4月14日
第18 页共18 页日期：2007年4月14日。
PLT200手持式激光转速表
PLT200手持式激光转速表
PLT200是手持式、高精度的光电转速表。
通过贴在被测物体上的反光条来测量物体转速。
PLT200型转速表为激光瞄准，最远测量距离可达7.8m。
另外，PLT200为接触非接触两用，即可通过反光条来非接触测量，也可通过接触轮接触测量线速度（如皮带）。
PLT200带有输入和输出接口，可输出TTL信号脉冲信号，也可通过显示屏阅读转速。
型 号 PLT200
非接触：5－200，000RPM
接触：0.5－20，000RPM(要配接触轮)
范 围
10cm接触轮 12英寸接触轮
线 速 度 1.969－78，740 6.000－144，000 Cm/min 5.000－200，000 15.240－365，760 M/min 0.050－2，000.0 0.153－3，657.6 计 数 器 1－200.000
精 度 非接触：0.01％读数 接触：±0.05％读数 分 辨 率 0.001RPM
尺 寸 176×61×41mm
重 量 210g
环境温度 5－40℃
电 源 2节1.5V电池
测量距离 0.05－7.8m
测量倾角 ±70°。
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参考文献
• 电工电子技术实践教程 化学工业出版社 单片机原理及应用 机械工业出版社 • 华中科技大学 硕士学位论文<<微电机无接触测 速方法研究与电路设计>>
• 清华大学精密仪器与机械学系, 北京 100084 ; 21 冶 金自动化研究设计院, 北京 100071
关于非接触式手持测速仪专利文献
• 方案一优点：这种方案的测量原理与方案三相 似。由于方案一采用了单片机来对数据进行处 理，因此在功能扩展方面较强。且由于单片机 的价格较实惠，因此整体设计价格会比较低。
• 通过以上三种方案的对比可知，采用方案一不 论在测量精度方面、功能扩展方面还是价格方 面都具有较大的优势，此外由于采用单片机来 进行设计，电路的元器件选择会较少，这在一 定程度上给电路的维修，检测和安全性方面提 供了较好的支持。
• 方案二优点：霍尔片体积小，安装灵活
• 方案二缺点：但是采用霍尔传感器在信 号采样的时候，会出现采样不精确，因 为它是靠磁性感应来采集脉冲的，使用 时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的 采样精度。
• 方案三优点：这种方案使用光电转速传感器具 有测量原理方便，接受的信号的清晰度能有所 保证，电路检测较为方便，采样速度快的特点。 • 方案三缺点：由于这种方案采用了数字电路 来进行设计，因此在功能可扩展方面严重不足， 如果突然要增加某一功能还得考虑整体电路， 因此这也限制了这种方案的实用性，此外在测 量精度方面也存在较大的误差！
方案一
基于光电传感器的单片机测速系统
光电传感器 光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、 反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反 之关断。以透射式为例，如图2所示，当不透光的物体挡住发射与接收之 间的间隙时，开关管关断，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图 3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时， 旋转一周可以获得多个脉冲信号。
非接触式手持测速仪系统结构
• 本系统主要针对电机的转速进行测量，然后用 数码管把电机的转速显示出来。 • 本装置主要有两部分构成。 1光电测速部分。 2测得的脉冲处理处理和显示部分。 • 光电测速部分主要由光电传感器构成。脉冲处 理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进 行波形校正，由单片机的T1口输入，经80C51 处理后显示输出电机的转速。
• 非接触式多功能速度仪，属于应用于汽车、拖拉机等车辆的测试 装置领域。包括光电传感器与仪表主机，仪表主机设置有显示器 和打印机，其特征在于：设置无线通信模块和信号处理单元，光 电传感器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元的 通讯接口连接无线通信模块的通讯接口，光电传感器、信号处理 单元和无线通信模块组成检测单元，仪表主机的通讯端连接无线 通信模块与检测单元相适应。通过用无线连接代替有线连接，大 大方便了仪表操作，更加提高了检测的安全性。
本实用新型涉及一种非接触式测速 装置，包括信号盘，信号盘旁设有传感 器盒，传感器盒通过电线连接有电路接 线盒，电路接线盒上通过电线还连接有 第一尾轴转速表、第二尾轴转速表和五 个第三尾轴转速表。本实用新型具有结 构简单、安装方便、读数准确、使用寿 命长的优点。 一种非接触式测速装置，包括信号 盘(1)，所述信号盘(1)旁设有传感器盒(2)， 所述传感器盒(2)通过电线连接有电路接 线盒(3)，其特征在于：所述电路接线盒 (3)上通过电线还连接有第一尾轴转速表 (4)、第二尾轴转速表(5)和五个第三尾轴 转速表(6)。
非接触式采集
非接触式手持测速仪软件仿真
如上图，因为光电传感器不好仿真，这 里我们采用了555芯片构成一个施密特 触发器，由光电传感器得到的脉冲由2， 5脚输入，经3脚输出接到单片机的T1 （P3.5）.。经89C51编程处理后由P1口 输出通过数码管显示出转速！
非接触式手持测速仪 protel DXP画出原理图
系统结构参考图
非接触式手持测速仪的PCB 图
参考实物图
参考实物图
非接触式手持测速仪成本核算
非接触式手持测速仪
指导老师：*** 组员： *** *** *** ***
项目设计要求
1、设计一个非接触式手持测速仪，用于测 量电动机的转速。 2、测速范围0~9999(T/s) 3、单位 可切换为(T/min)与(T/s) 。 4、采用干电池供电。
在工程实践中, 经常会遇到各种需要 测量转速的场合, 例如, 在发动机、电动 机、机床主轴等旋转设备的实验、运转 和控制中, 常需要分时或连续测量和显示 其转速。有些场合对转速测量要求的精 度一般化, 而有些场合却要求较高的测量 精度。 所以有必要设计一种操作方便、通 用性强的转速测速仪。
M/ T 法测速原理
M/ T 法测速的实质是: 预设定一个测速时间Tc , 在满足T ≥Tc 的前提下,检测M 个整转数脉冲所对应的 最小时间T。如图所示：
• 在对被测脉冲个数M1 计数的同时, 对定时器所产生的高频脉冲的 个数M2 也进行计数。M1 反映转角, M2 反映测速时间,通过计算 可求得转速n。该方法在高速和低速时都具有较高的精度。预设 定的测速时间Tc由被测脉冲来同步。从A 点开始, 计数器对M1 和M2 同时进行计数, 到达B 点时, 预设定的测速时间Tc 到, 系统 发出停止计数命令。此时, 由于Tc 不一定恰好等于整数个被测脉 冲的脉冲周期, 所以计数器仍对高频脉冲 继续计数。到达D 点时, 被测脉冲的上升沿使计数器停止计数, 这样, M2 代表了M1 个被测脉冲周期的时间。设高频脉冲频率为 F ,设传感器每转发出P 个脉冲, 则 电机转速为:n = (60M1/ P) / (M2/ F) (RPM) • 由于M/ T 法从整数个被测脉冲开始计时, 于整数个被测脉冲结 束, 记录到的是整数个被测脉冲, 消除了普通计数法中正负一个被 测脉冲引入的误差, 具有较高的测量精度。
方案三： 数字电路构成的光电码盘测速仪
通过光电码盘，传感器将电机的转速信号 转变成了电脉冲信号，该信号经过LF347集成 运放整形驱动，送到十进制计数器进行脉冲计 数。同时为了测量频率，计数器除输入转速信 号外，还要求一个标准时间，该标准时间由定 时器提供，用来控制计数器的计数与阅读，使 被测转速脉冲在定时器规定的测量时间内进行 计数并在规定的阅读时间内稳定显示数据。完 成一次测量后，定时器控制可重置施密特触发 器发出复位信号，使计数器复位清0，以进行 下一次测量计数与阅读。
图2光电传感器的原理图 图3遮光叶片
方案二 基于霍尔传感的转速测量系统设计
用NJK-8002D 霍尔传感器作为测量电机转速的 敏感元件，经过单片机数据处理，能够实时显示电机 的转速。
系统由传感器、信号预处理电路、处理 器、显示器和系统软件等部分组成。传感器部 分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为 脉冲信号。信号预处理电路包含待测信号放大、 波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器 实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅 度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波 形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成 可被单片机接受的TTL/CMOS 兼容信号。 处 理器采用STC89C51 单片机，显示器采用8 位 LED 数码管动态显示。