2.2. Стробоскоп и фотостроботахометр

Стробоскоп — прибор, предназначенный для наблюдения за быстропротекающими процессами в реальном времени. В простейшем случае стробоскоп представляет собой устройство, формирующее частые короткие световые вспышки, с помощью которых и достигается стробоскопический эффект.

Стробоскопический эффект сводится к следующему. Если на какое либо движущееся (в том числе и вращающееся) тело направить короткие и частые вспышки света, то для нашего глаза тело как бы «замрет» — мы будем видеть не плавное движение, а прерывистое, состоящее из множества статичных «картинок».

Если с помощью стробоскопа наблюдать повторяющееся движение — например, метку на вращающемся шкиве или маховике двигателя, то при определенных частотах вспышек (частота вспышек должна быть кратна частоте вращения шкива) метка для нашего глаза замрет на одном месте, и именно благодаря этому эффекту существует возможность регулировки опережения зажигания.

В современном стробоскопе яркие и короткие световые импульсы создаются специальными безынерционными ксеноновыми лампами (обычные лампы накаливания зажигаются и гаснут медленно, и даже при частоте тока 50 Гц колебания их яркости уже незаметны нашему глазу, поэтому они непригодны для работы в стробоскопе), которые управляются электронным блоком. Однако ресурс ксеноновой лампы, работающей в таком режиме, ограничен, поэтому ее необходимо периодически заменять.

Сейчас рынок предлагает не просто стробоскопы, а приборы с массой дополнительных функций. В частности, цифровые стробоскопы могут измерять опережение зажигания в бензиновых двигателях и момент впрыска топлива в дизельных, измерять частоту вращения коленчатого вала, напряжение в бортовой сети и другие параметры. И все измеренные характеристики выводятся на встроенный экран, что значительно упрощает применение прибора.

Также стробоскопы комплектуются целым набором зажимов и датчиков для проведения измерений на различных типах двигателей. Все это делает стробоскоп универсальным прибором, который могут применять и профессионалы, и рядовые автолюбители.

Использование специального прибора — стробоскопа— является одним из исторически ранних методов измерения частотывращенияиливибрацииразличных объектов. В процессе измерения задействуется стробоскопический источник света (как правило, яркая лампа, периодически дающая короткие световые вспышки), частота работы которого подстраивается при помощи предварительно откалиброванной хронирующей цепи. Источник света направляется на вращающийся объект, а затем частота вспышек постепенно изменяется. Когда частота вспышек уравнивается с частотой вращения или вибрации объекта, последний успевает совершить полный колебательныйцикли вернуться в изначальное положение в промежутке между двумя вспышками, так что при освещении стробоскопической лампой этот объект будет казаться неподвижным. У данного метода, впрочем, есть недостаток: если частота вращения объекта (x) не равна частоте строба (y), но пропорциональнаейс целочисленным коэффициентом (2x, 3x и т. п.), то объект при освещении все равно будет выглядеть неподвижным.

Стробоскопический метод используется также для точной настройки частоты вращения (колебаний). В этом случае частота вспышек фиксирована, а изменяется частота периодического движения объекта до тех пор, пока он не начинает казаться неподвижным.

Стробоскопический способ измерения скоростей вращения не требует механического контакта при измерении скоростей вращения. Стробоскопический эффект заключается в кажущейся неподвижности вращающихся деталей объекта наблюдений в случае, если частота периодических «вспышек» освещения совпадает или кратна частоте вращения, т.е.

k f_св.имп.

где k – коэффициент кратности;

– частота измеряемого вращения (число оборотов) объекта;

св.имп. – частота следования световых импульсов.

В работе используется школьный стробоскоп и цифровой фотостроботахометр.

Описание прибора

Назначение

Рис. 2.6. Фототахометр-стробоскоп АТТ-6002

Фототахометр-стробоскоп АТТ-6002 совмещает в себе функции цифрового фототахометра и цифрового стробоскопа и предназначен для измерения частоты вращения частей двигателя, турбин и других объектов бесконтактным способом, а также линейной скорости перемещения деталей в процессах наладки, ремонта механизмов и лабораторных исследованиях.

Принцип действия в режиме фототахометра основан на облучении светом вращающегося предмета и приеме датчиком фотоэлемента светового сигнала от вращающегося вместе с предметом предварительно наклеенного на него светоотражающего маркера.

Характеристики фототахометра АТТ-6002

Таблица 2.2.1

Диапазоны измерения	10...99999 об/мин
Разрешение	0,1 об/мин (при скорости < 1000 об/мин)
	1 об/мин (при скорости >1000 об/мин)
Погрешность измерений*	±(0,1 %+2 е.м.р.)
Расстояние до объекта	50...150 мм
Характеристики стробоскопа
Частота стробоскопирования	100... 100000 циклов /мин
Настройка частоты	плавная, грубая
Диапазоны стробоскопирования	100—1000циклов/мин
	1000—10000циклов/мин
	10000—100000циклов/мин
Разрешение	0,1 цикла/мин (при скорости < 1000 циклов/мин);
	1 цикл/мин (при скорости >1000 циклов/мин)
Погрешность измерений*	±(0,1 % + 2 е.м.р.)
Источник стробовспышки	оранжевый светодиод
Длительность стробовспышки	60... 1000 мкс (16 % времени цикла)

* Погрешность измерений нормирована как±(% от измеренного значения + п единиц младшего разряда (е.м.р.) индикатора тахометра)

Рис. 2.7. Фототахометр-стробоскоп АТТ-6002

Описание органов управления фототахометра-стробоскопа АТТ-6002.

1.Светоотражающая метка

2.Световой луч тахометра

3.Индикатор цели

4.Дисплей

5.Кнопка включения измерений

6.Кнопка считывания показаний из памяти

7.Регулятор плавной настройки

8.Регулятор грубой настройки

9.Переключатель диапазонов и режимов работы

10.Световой луч стробоскопа

11.Винты крепления крышки батарейного отсека

12.Крышка батарейного отсека

Примечание.

Если измеряемое значение частоты вращения очень мало (например, ниже 50 об/мин), то рекомендуется приклеить на ротор большее количество светоотражающих меток, размещая их приблизительно на равном расстоянии друг от друга. Это позволит получить значение частоты вращения с большей точностью и разрешением при меньшем времени измерения. Для получения действительного значения скорости необходимо значение скорости, полученное на дисплее, разделить на количество наклеенных меток.