本發(fā)明屬于超高速飛行器測控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置。

背景技術(shù)：

目前，一般采用片光光電測速的方法，用來測量運(yùn)動(dòng)物體的速度。這種方法利用物體對(duì)光進(jìn)行遮擋，通過識(shí)別光信號(hào)變化，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一定大小的物體的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行識(shí)別，一旦探測目標(biāo)偏離預(yù)定的垂直片光的運(yùn)動(dòng)軌跡，片光探測到的目標(biāo)通過時(shí)間內(nèi)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)距離無法確定，造成較大的測速測量誤差。再者，探測目標(biāo)較小(如亞厘米級(jí))，片光易發(fā)生衍射，繞過目標(biāo)，光電轉(zhuǎn)換裝置則不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確探測，造成測速失敗或測速結(jié)果精度降低。在高速、超高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的小目標(biāo)(亞厘米量級(jí))速度探測過程中，光電探測失敗率提高，這在對(duì)可靠性要求較高的科研試驗(yàn)領(lǐng)域是一個(gè)亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置，實(shí)現(xiàn)在高速、超高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的小目標(biāo)(亞厘米量級(jí))速度探測。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置，包括網(wǎng)格光幕探測部件、光電轉(zhuǎn)換處理部件和上位機(jī)；網(wǎng)格光幕探測部件與光電轉(zhuǎn)換處理部件連接；光電轉(zhuǎn)換處理部件與上位機(jī)連接；網(wǎng)格光幕探測部件測量目標(biāo)的穿越時(shí)間和位置，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換處理部件；光電轉(zhuǎn)換處理部件接收網(wǎng)格光幕探測部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)；上位機(jī)接收光電轉(zhuǎn)換處理部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。

所述的網(wǎng)格光幕探測部件包括兩組正交光纖、兩個(gè)光學(xué)透鏡、一個(gè)光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)和兩個(gè)外置激光光源；兩組光纖呈正交設(shè)置，兩個(gè)光學(xué)透鏡也呈正交設(shè)置，分別安裝在光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)的相應(yīng)卡槽中；調(diào)節(jié)兩個(gè)激光光源使正交光幕位于同一平面，形成單站網(wǎng)格光幕。

如上所述的網(wǎng)格光幕探測部件為兩站或兩站以上；將兩站或兩站以上的網(wǎng)格光幕探測部件光幕調(diào)節(jié)至平行，實(shí)現(xiàn)對(duì)穿過光幕的目標(biāo)穿越時(shí)間和位置的測量。

如上所述的光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)整體為上下開口的中空的方形框結(jié)構(gòu)，在方形框結(jié)構(gòu)的上端面兩條相交的邊正交設(shè)置有兩個(gè)光纖固定槽，在另外兩條相交的邊正交設(shè)置有兩個(gè)光學(xué)透鏡安裝槽；在方形框結(jié)構(gòu)上端面的四個(gè)角設(shè)置有四個(gè)多光幕拓展安裝孔。

如上所述的光纖固定槽整體為長方形槽，在底面上設(shè)置有光纖槽，用于放置光纖；沿光纖槽向方形框結(jié)構(gòu)內(nèi)壁方向開設(shè)有光纖固定槽狹縫，用于保護(hù)光纖并透光；在光纖固定槽中，光纖槽上方的空間為光纖壓板安裝位，用于安裝光纖壓板從而固定光纖。

如上所述的光學(xué)透鏡安裝槽整體為“L”形槽，在“L”形的橫邊上設(shè)置有光學(xué)透鏡安裝位，用于放置光學(xué)透鏡；沿光學(xué)透鏡安裝位向方形框結(jié)構(gòu)內(nèi)壁方向開設(shè)有光學(xué)透鏡安裝槽狹縫，光纖透過光學(xué)透鏡安裝槽狹縫形成片光，防止雜光的干擾，使得光纖傳導(dǎo)的信號(hào)更容易準(zhǔn)確識(shí)別；在光學(xué)透鏡安裝槽的“L”形豎邊上的空間為透鏡壓板安裝位，用于安裝透鏡壓板從而固定光學(xué)透鏡。

如上所述的光電轉(zhuǎn)換處理部件包含與光纖數(shù)目相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換接口，內(nèi)部配置控制及數(shù)據(jù)處理電路、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口，供電和通信傳輸線纜；光電轉(zhuǎn)換接口與網(wǎng)格光幕探測部件的光纖相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)光幕變化情況的搜集和光電轉(zhuǎn)換功能，控制及數(shù)據(jù)處理電路則實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置功能運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)處理，供電線纜與供電模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)整套裝置的供電功能，通信線纜則連接光電轉(zhuǎn)換處理部件的數(shù)據(jù)傳輸接口與上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。

如上所述的上位機(jī)采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，用于完成數(shù)據(jù)的可視化顯示和存儲(chǔ)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)處于非預(yù)定工況、高速或超高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的小目標(biāo)(亞厘米量級(jí))運(yùn)動(dòng)速度的高精度測量，測速精度為3‰，較傳統(tǒng)片光式光電測速精度(為5‰)提高了2‰。

本發(fā)明還可拓展實(shí)現(xiàn)目標(biāo)飛行軌跡、姿態(tài)的測量。本實(shí)用新型將光纖和光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，降低了機(jī)械結(jié)構(gòu)配合公差對(duì)測速精度的影響，使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固可靠，方便光路調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置的光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置的光纖固定槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的A向剖視圖；

圖4是本發(fā)明的一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置的光學(xué)透鏡安裝槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的B向剖視圖。

其中：1.光纖固定槽，2.光學(xué)透鏡安裝槽，3.多光幕拓展安裝孔，4.光纖固定槽狹縫，5.光纖槽，6.光纖壓板安裝位，7.光學(xué)透鏡安裝位，8.光學(xué)透鏡安裝槽狹縫，9.透鏡壓板安裝位。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置，包括網(wǎng)格光幕探測部件、光電轉(zhuǎn)換處理部件和上位機(jī)。網(wǎng)格光幕探測部件與光電轉(zhuǎn)換處理部件連接。光電轉(zhuǎn)換處理部件與上位機(jī)連接。網(wǎng)格光幕探測部件測量目標(biāo)的穿越時(shí)間和位置，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換處理部件。光電轉(zhuǎn)換處理部件接收網(wǎng)格光幕探測部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)接收光電轉(zhuǎn)換處理部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。

網(wǎng)格光幕探測部件包括兩組正交光纖、兩個(gè)光學(xué)透鏡、一個(gè)光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)和兩個(gè)外置激光光源。兩組光纖呈正交設(shè)置，兩個(gè)光學(xué)透鏡也呈正交設(shè)置，分別安裝在光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)的相應(yīng)卡槽中。調(diào)節(jié)兩個(gè)激光光源使正交光幕位于同一平面，即形成單站網(wǎng)格光幕。將兩站(或兩站以上)的網(wǎng)格光幕探測部件光幕調(diào)節(jié)至平行，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)穿過光幕的目標(biāo)穿越時(shí)間和位置的測量。

如圖1所示，所述光纖及光學(xué)透鏡固定結(jié)構(gòu)整體為上下開口的中空的方形框結(jié)構(gòu)，在方形框結(jié)構(gòu)的上端面兩條相交的邊正交設(shè)置有兩個(gè)光纖固定槽1，在另外兩條相交的邊正交設(shè)置有兩個(gè)光學(xué)透鏡安裝槽2。在方形框結(jié)構(gòu)上端面的四個(gè)角設(shè)置有四個(gè)多光幕拓展安裝孔3。

如圖2和圖3所示，光纖固定槽1整體為長方形槽，在底面上設(shè)置有光纖槽5，用于放置光纖。沿光纖槽5向方形框結(jié)構(gòu)內(nèi)壁方向開設(shè)有光纖固定槽狹縫4，用于保護(hù)光纖并透光。在光纖固定槽1中，光纖槽5上方的空間為光纖壓板安裝位6，用于安裝光纖壓板從而固定光纖。

如圖4和圖5所示，光學(xué)透鏡安裝槽2整體為“L”形槽，在“L”形的橫邊上設(shè)置有光學(xué)透鏡安裝位7，用于放置光學(xué)透鏡。沿光學(xué)透鏡安裝位7向方形框結(jié)構(gòu)內(nèi)壁方向開設(shè)有光學(xué)透鏡安裝槽狹縫8，光纖透過光學(xué)透鏡安裝槽狹縫8形成片光，防止雜光的干擾，使得光纖傳導(dǎo)的信號(hào)更容易準(zhǔn)確識(shí)別。在光學(xué)透鏡安裝槽2的“L”形豎邊上的空間為透鏡壓板安裝位9，用于安裝透鏡壓板從而固定光學(xué)透鏡。

光電轉(zhuǎn)換處理部件包含與光纖數(shù)目相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換接口，內(nèi)部配置控制及數(shù)據(jù)處理電路、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口，供電和通信傳輸線纜。光電轉(zhuǎn)換接口與網(wǎng)格光幕探測部件的光纖相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)光幕變化情況的搜集和光電轉(zhuǎn)換功能，控制及數(shù)據(jù)處理電路則實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置功能運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)處理，供電線纜與供電模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)整套裝置的供電功能，通信線纜則連接光電轉(zhuǎn)換處理部件的數(shù)據(jù)傳輸接口與上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。

上位機(jī)采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，用于完成數(shù)據(jù)的可視化顯示和存儲(chǔ)。

本發(fā)明的工作原理如下：

將光纖依次排列在兩個(gè)正交方向的光纖固定槽1內(nèi)，光纖尖端不可伸出光纖固定槽狹縫4，用壓板安裝在壓板安裝位6，對(duì)光纖束進(jìn)行壓固處理。

光學(xué)透鏡安裝在光學(xué)透鏡安裝位7上，凸面向里，用透鏡壓板安裝在透鏡壓板安裝位9處，對(duì)光學(xué)透鏡進(jìn)行固定。

打開外置激光光源，將光源固定于透鏡焦點(diǎn)處，調(diào)節(jié)兩光纖出光光幕，使其在同一平面正交，而后將向光纖固定槽1內(nèi)灌硅膠固定。

當(dāng)對(duì)兩站(或多站)網(wǎng)格光幕探測部件進(jìn)行連接配合時(shí)，采用需要長度的連桿，利用多光幕拓展安裝孔3旋緊固定。

所有光纖另一自由端裝配有光電轉(zhuǎn)換接頭，將其按照序號(hào)連接到光電轉(zhuǎn)換處理部件上，將光電轉(zhuǎn)換處理部件電纜連接電源，通信線纜連接光電轉(zhuǎn)換處理部件與上位機(jī)。閉合光電轉(zhuǎn)換處理部件電源開關(guān)，激光通過透鏡在多光幕測試區(qū)域形成光幕，打開上位機(jī)，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況的測量。

上面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方法作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。