專利名稱：高速飛行物體激光測(cè)速方法及測(cè)速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高速飛行物體激光測(cè)速方法及測(cè)速儀用于測(cè)量子彈、炮彈發(fā)射瞬間的飛行速度，以及測(cè)量奮力投出的棒球、壘球；大力扣殺的乒乓球、羽毛球等小型高速飛行物體的速度。
此種測(cè)速儀對(duì)于汽車、火車等大型低速運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)速效果較好，而對(duì)于小型高速運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)速則難度較大。原因有二(1)目標(biāo)不易撲捉多普勒測(cè)速儀要求有一束光照射到被測(cè)物體上，然后接受其散射光與參考光相互干涉，通過測(cè)量干涉條紋的變化測(cè)出物體移動(dòng)速度。當(dāng)物體較小，且運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)(例如高速飛行的子彈)，目標(biāo)不易撲捉，因而無法實(shí)現(xiàn)測(cè)速。(2)當(dāng)物體飛行速度很高時(shí)，對(duì)多普勒測(cè)速儀的響應(yīng)速度要求非常高，這無疑要增加測(cè)速儀的成本。例如為測(cè)量速度達(dá)到每秒幾公里、尺寸僅為幾毫米的飛行物體，多普勒測(cè)速儀的價(jià)格高達(dá)一百多萬元，而且技術(shù)復(fù)雜，操作不便，實(shí)用性很差。
本發(fā)明的高速飛行物體激光測(cè)速方法，是由激光器發(fā)射激光，經(jīng)過光路傳輸光束后，照射到運(yùn)動(dòng)物體上，經(jīng)過光傳輸，由光電接收器將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)送入低噪聲放大器，再由數(shù)字處理器進(jìn)行分析并將所得到的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物體的飛行速度，通過顯示器顯示測(cè)量結(jié)果；特征在于，它利用激光器輸出激光，經(jīng)過光學(xué)整形器整形為在豎直方向展寬，水平方向壓縮的極薄的激光光束；分別由兩個(gè)反射鏡反射形成兩道激光屏幕；當(dāng)小型高速飛行物體先后通過這兩道光幕時(shí)，根據(jù)常規(guī)技術(shù)進(jìn)行光遮擋，分別在兩組光電接收器各產(chǎn)生一個(gè)電脈沖，將此電脈沖分別放大、濾波，轉(zhuǎn)換為TTL電平，再按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行邏輯組合，去觸發(fā)高速脈沖計(jì)數(shù)器，第一個(gè)電脈沖啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，第二個(gè)電脈沖停止計(jì)數(shù)器；由于兩個(gè)光幕之間有一定距離，所產(chǎn)生的兩個(gè)電脈沖必有一定的時(shí)間間隔，由計(jì)數(shù)器中的脈沖數(shù)可以算出這個(gè)時(shí)間間隔，根據(jù)兩光幕間的距離及所測(cè)得的電脈沖時(shí)間間隔、求得物體的飛行速度；最后利用數(shù)字顯示技術(shù)將測(cè)量結(jié)果以所需的形式自動(dòng)顯示出來，并可以與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信或者采用Flash技術(shù)將數(shù)據(jù)保存以備今后處理。
本發(fā)明的高速飛行物體激光測(cè)速儀如

圖1所示，其特征在于，它包括有輸出激光的激光器1，激光依次通過的光束整形器2、分束鏡3、反射鏡4、接受兩路光束的兩個(gè)聚焦透鏡5、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換器6，及與兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換器分別形成電連接的兩個(gè)低噪聲放大器7、兩個(gè)電平轉(zhuǎn)換器8、由數(shù)字處理器10控制的邏輯分析器9、數(shù)字顯示器11，其光路和電路的信號(hào)傳輸為激光器1輸出激光，經(jīng)過光束整形器2整形后，被分束鏡3分為兩束光，再經(jīng)反射鏡4反射，兩光束分別形成兩道平行的光學(xué)光幕，然后經(jīng)透鏡5將光束分別匯聚于光電轉(zhuǎn)換器6，光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)分別經(jīng)過低噪聲放大器7和電平轉(zhuǎn)換器8達(dá)到TTL電平，再輸入到邏輯分析器9中對(duì)所得到的光脈沖信號(hào)進(jìn)行邏輯分析和計(jì)時(shí)，由數(shù)字處理器10控制邏輯分析器9、并將所得到的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物體的飛行速度，通過數(shù)值顯示器11顯示測(cè)量結(jié)果。
用本發(fā)明的方法特別適用于小型高速飛行物體的速度測(cè)量。所設(shè)計(jì)的高速飛行物體激光測(cè)速儀具有體積小、重量輕、成本低、使用方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種高速飛行物體激光測(cè)速方法，是由激光器發(fā)射激光，經(jīng)過光路傳輸光束后，照射到運(yùn)動(dòng)物體上，經(jīng)過光傳輸、由光電轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)送入低噪聲放大器，再由數(shù)字處理器進(jìn)行分析并將所得到的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物體的飛行速度，通過顯示器顯示測(cè)量結(jié)果，本發(fā)明的特征在于，利用激光器輸出激光，經(jīng)過光學(xué)整形器整形為在豎直方向展寬、水平方向壓縮的極薄的激光光束，分別由兩個(gè)反射鏡反射形成兩道激光屏幕，當(dāng)小型高速飛行物體先后通過這兩道光幕時(shí)，根據(jù)常規(guī)技術(shù)進(jìn)行光遮擋，分別在兩組光電接收器各產(chǎn)生一個(gè)電脈沖，將此電脈沖分別放大、濾波，轉(zhuǎn)換為TTL電平，再按常規(guī)技術(shù)分別完成進(jìn)行邏輯組合、去觸發(fā)高速脈沖計(jì)數(shù)器、由計(jì)數(shù)器中的脈沖數(shù)算出時(shí)間間隔、根據(jù)兩光幕間的距離及所測(cè)得的電脈沖時(shí)間間隔、求得物體的飛行速度步驟，最后利用數(shù)字顯示技術(shù)將測(cè)量結(jié)果以所需的形式自動(dòng)顯示出。
2.一種高速飛行物體激光測(cè)速儀，其特征在于，它包括有輸出激光的激光器(1)，激光依次通過的光束整形器(2)、分束鏡(3)、反射鏡(4)、接受兩路光束的兩個(gè)聚焦透鏡(5)、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換器(6)，及與兩個(gè)光電接收器分別形成電連接的兩個(gè)低噪聲放大器(7)、兩個(gè)電平轉(zhuǎn)換器(8)、由數(shù)字處理器(10)控制的邏輯分析器(9)、、數(shù)字顯示器(11)，其光路和電路的信號(hào)傳輸為激光器(1)輸出激光，經(jīng)過光束整形器(2)整形后，被分束鏡(3)分為兩束光，再經(jīng)反射鏡(4)反射，兩光束分別形成兩道平行的光學(xué)光幕，然后經(jīng)透鏡(5)將光束分別匯聚于光電轉(zhuǎn)換器(6)，光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)分別經(jīng)過低噪聲放大器(7)和電平轉(zhuǎn)換器(8)達(dá)到TTL電平，再輸入到邏輯分析器(9)中對(duì)所得到的光脈沖信號(hào)進(jìn)行邏輯分析和計(jì)時(shí)，由數(shù)字處理器(10)控制邏輯分析器(9)、并將所得到的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物體的飛行速度，通過數(shù)值顯示器(11)顯示測(cè)量結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速飛行物體激光測(cè)速儀，其特征在于，光束整形器(2)包括分別在水平方向上進(jìn)行壓縮和在豎直方向上進(jìn)行擴(kuò)展、使光束形成薄薄的一層光學(xué)屏幕的水平光束截面壓縮器和豎直光束截面擴(kuò)展器兩部分，反射形成兩道激光屏幕的分束鏡(3)為半透半反的分束鏡、而反射鏡(4)為全反鏡，兩組聚焦透鏡(5)及光電轉(zhuǎn)換器(6)均為豎直放置。
全文摘要
高速飛行物體激光測(cè)速方法及測(cè)速儀用于測(cè)量小型高速飛行物體的速度。本發(fā)明的特征在于，激光器輸出的激光，經(jīng)整形后形成激光光束，然后反射形成兩道激光屏幕，當(dāng)小型高速飛行物體先后通過這兩道光幕時(shí)，產(chǎn)生電脈沖，并轉(zhuǎn)換為TTL電平，然后進(jìn)行邏輯組合、觸發(fā)脈沖計(jì)數(shù)器、由脈沖數(shù)算出時(shí)間間隔、根據(jù)兩光幕間的距離及脈沖時(shí)間間隔、求得物體的飛行速度；包括有激光器(1)，光束整形器(2)、分束鏡(3)、反射鏡(4)、聚焦透鏡(5)、光電轉(zhuǎn)換器(6)，低噪聲放大器(7)、電平轉(zhuǎn)換器(8)、邏輯分析器(9)、數(shù)字處理器(10)、數(shù)字顯示器(11)；本發(fā)明的測(cè)速儀具有體積小、重量輕、成本低、使用方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01P3/36GK1420359SQ0215667
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者李港, 白曉東, 陳檬 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)