專利名稱:一種對周期性運動物體的動態(tài)定象方法
本發(fā)明屬于動態(tài)圖象測試領(lǐng)域。
對旋轉(zhuǎn)物體消轉(zhuǎn)定象的現(xiàn)有技術(shù)有以下二種1.70年代發(fā)
起來的圖象消轉(zhuǎn)技術(shù)。一般均籍助于某些高速旋轉(zhuǎn)棱鏡與被測物體轉(zhuǎn)速的同步來得到不動的消轉(zhuǎn)圖象。其缺點是要在被測物體上裝速度傳感器，速度范圍不高(最高僅30000R·P·M)，動態(tài)加速度響應(yīng)指標(biāo)也不高，圖象分辨率也僅在30線對/mm左右。
2.傳統(tǒng)的頻閃技術(shù)，它依靠視覺的暫留現(xiàn)象來凝固被觀察的運動對象。由于其同步性能差，得到的圖象穩(wěn)定性、分辨率均很低，故只能用來測速和粗略定性觀察物體圖象。
本發(fā)明就是針對上述二種方法的缺點，提供一種性能優(yōu)越的動態(tài)定象方法。
附圖1是脈沖激光定象法示意圖，附圖2是用頻閃白光源代替脈沖激光光源的定象法示意圖，附圖3是用紅外光源代替小燈泡的脈沖激光定象法示意圖。圖中〔1〕被測物體，〔2〕反射式或透射式光電探頭，〔3〕可變倍頻器，〔4〕60倍頻器，〔5〕LED數(shù)字顯示器，〔6〕交直流電源，〔7〕大功率脈沖激光器，〔8〕電光調(diào)制器，〔9〕擴(kuò)束鏡，〔10〕反光膜或小孔，〔11〕紅外脈沖調(diào)制及介調(diào)電路，〔12〕紅外反射式光電探頭，〔13〕整形、微分、放大電路，〔14〕左頻閃白光源，〔15〕右頻閃白光源。
本發(fā)明的要點在于，由含有小燈泡的反射式或透射式光電探頭送出一束經(jīng)過聚焦的細(xì)光束至周期運動物體上涂有反光膜處或打小孔處，而反射或透視所得的光脈沖被光電探頭接收，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后變成二路同步于物體運動周期的電脈沖。其中一路經(jīng)可變倍頻器(可由微機(jī)系統(tǒng)組成或硬件組成)，倍頻系數(shù)應(yīng)選得使其與輸入信號頻率之積達(dá)到一定頻率，該頻率的信號經(jīng)放大后應(yīng)足以激發(fā)大功率脈沖激光器而獲得一定頻率的激光脈沖。另一路控制電光調(diào)制器，使穿過其內(nèi)的激光脈沖得到調(diào)制，從而得到與物體運動周期嚴(yán)格同步的激光脈沖，此脈沖經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后照明物體而得到高分辨率的不動的光學(xué)圖象。同時這路信號經(jīng)60倍頻器后送LED數(shù)字顯示器顯示轉(zhuǎn)速或頻率。
大功率脈沖激光器應(yīng)選用窄脈沖、連續(xù)高重復(fù)率的激光器，如用溴化亞銅蒸氣激光器，其重復(fù)頻率約為8～20KHZ，光脈沖寬度約為5nS，光脈沖能量為0.45mJ，光脈沖功率為20KW。
若被測物體較遠(yuǎn)，則可用紅外脈沖光源代替小燈泡，同時增設(shè)紅外脈沖調(diào)制與介調(diào)電路。
若要得到一種廉價的定象方法則脈沖激光器可用頻閃白光源代替，同時可去掉電光調(diào)制器和可變倍頻器。與激光定象法一樣由物體上反射膜或小孔處得到之光脈沖信號，只需用經(jīng)光電轉(zhuǎn)換並整形、微分、放大后給出一路脈沖。直接去觸發(fā)左、右頻閃白光源中的可控硅，再由各自的脈沖變壓器耦合產(chǎn)生二個高壓脈沖，此二脈沖觸發(fā)各自的閃光管使其點燃，而后伴隨著並在閃光管二端之電容的迅速放電，閃光管板壓制降至零，閃光管熄滅。周而復(fù)始，則得到與物體運動周期同步的閃光脈沖;去照明運動物體，則可得到不動的光學(xué)圖象。這同一路脈沖送至60倍頻器，再經(jīng)LED數(shù)字顯示器顯示轉(zhuǎn)速或頻率。
采用本發(fā)明的優(yōu)點是1.本發(fā)明無需在運動物體上裝速度傳感器，只需在物體上貼或涂一小片反光膜，或打一小孔，使用極方便，對運動物體的運轉(zhuǎn)狀態(tài)毫無影響(這對高速運轉(zhuǎn)物體尤為重要)，應(yīng)用范圍則擴(kuò)大許多。
2.本發(fā)明適用的速度范圍大，最高可至300000R·P·M。
3.動態(tài)加速度響應(yīng)指標(biāo)遠(yuǎn)較消轉(zhuǎn)儀為高。
4.圖象分辨率較消轉(zhuǎn)儀高。
5.經(jīng)擴(kuò)束后的視場范圍大，而消轉(zhuǎn)儀的視場受棱鏡尺寸的限制一般都比較小。
6.本發(fā)明適用于一切周期運動物體，而消轉(zhuǎn)儀僅適用于旋轉(zhuǎn)物體。
7.也可用本發(fā)明來獲得高速攝影的理想光源。
8.若使用紅外脈沖光源光電探頭，測試距離可拉長，消轉(zhuǎn)儀則不行。
用頻閃白光源代替脈沖激光光源的定象法，除上述1.3.6.點優(yōu)點外，還有價格低廉、技術(shù)簡單的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種對周期性運動物體的動態(tài)定象方法。其特征在于由含有小燈泡的反射式或透射式光電探頭[2]送出一束細(xì)光照射周期運動物體[1]上涂有反光膜處或打小孔處[10]，而反射或透射所得的光脈沖被光電探頭接收，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后變成二路同步于物體運動周期的電脈沖。其中一路經(jīng)可變倍頻器[3]達(dá)到一定頻率后去激發(fā)脈沖激光器[7]，獲得一定頻率的激光脈沖；另一路控制電光調(diào)制器[8]將激光脈沖調(diào)制成與物體運動周期同步的激光脈沖，經(jīng)擴(kuò)束鏡[9]后照明物體，得到不動的光學(xué)圖象。
2.按照權(quán)利要求
1所述的定象方法，其特征在于所說的脈沖激光器〔7〕可用頻閃白光源〔14〕，〔15〕代替，去掉電光調(diào)制器〔8〕和可變倍頻器〔3〕，只需由光電轉(zhuǎn)換后給出的一路脈沖去同步觸發(fā)頻閃白光源照明運動物體而得到不動的光學(xué)圖象。
3.按照權(quán)利1所述的定象方法，其特征在于所說的小燈泡可用紅外脈沖光源〔12〕代替。
專利摘要
一種對周期性運動物體的動態(tài)定象方法。它由含有小燈泡的光電探頭在周期性運動物體上檢取與之同步的電脈沖信號。此信號，一路經(jīng)可變倍頻器達(dá)一定頻率后去激發(fā)脈沖激光器，得到相應(yīng)頻率的激光脈沖；另一路經(jīng)電光調(diào)制器后將激光脈沖調(diào)制成與物體運動周期同步的光脈沖。由極窄的激光脈沖照明運動物體而得到穩(wěn)定不動的光學(xué)圖象。
文檔編號G03B41/14GK85103643SQ85103643
公開日1986年4月10日 申請日期1985年4月22日
發(fā)明者張鈞男 申請人:浙江大學(xué)機(jī)械工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan