專(zhuān)利名稱(chēng)：高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于高速光、電信號(hào)采集的動(dòng)態(tài)測(cè)量分析領(lǐng)域，特別涉及一種高速光、 電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量。
背景技術(shù)：
在實(shí)驗(yàn)力學(xué)或特殊工程檢測(cè)領(lǐng)域中，當(dāng)需要測(cè)量材料或結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為或研究結(jié)構(gòu)的破壞與毀傷等快速變形或破壞過(guò)程時(shí)，必須用高速信號(hào)采集設(shè)備來(lái)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)際中常用的高速采集設(shè)備有兩類(lèi)一類(lèi)是電(壓)信號(hào)采集設(shè)備，用于采集各類(lèi)傳感器輸出的電(壓)信號(hào)，這種設(shè)備一般用來(lái)采集應(yīng)變、載荷等物理量的快速變化過(guò)程或者用來(lái)直接測(cè)量高頻振動(dòng)(如加速度)信號(hào)；另一類(lèi)是光信號(hào)采集設(shè)備，如高速相機(jī)，這種設(shè)備一般用來(lái)米集聞速圖像。
在前述科學(xué)研究和工程檢測(cè)中，用高速相機(jī)記錄的快速過(guò)程的圖像一般需與載荷、應(yīng)變、溫度、壓力等信號(hào)配合起來(lái)才能深入分析材料或結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為。
例如，在研究一個(gè)結(jié)構(gòu)加載破壞行為時(shí)，需要知道高速相機(jī)拍攝的某個(gè)破壞狀態(tài)對(duì)應(yīng)的載荷是多少；或者在爆炸的某個(gè)場(chǎng)景下，其溫度或壓力是多少。為此，在此類(lèi)測(cè)量中， 高速光、電信號(hào)采集設(shè)備是需要聯(lián)合使用的，這就要求高速光信號(hào)采集設(shè)備(以下以高速相機(jī)為例來(lái)說(shuō)明)采集到圖像信號(hào)與高速電信號(hào)采集設(shè)備(以下以高速應(yīng)變儀為例來(lái)說(shuō)明)采集到的電信號(hào)在時(shí)間上能?chē)?yán)格對(duì)應(yīng)起來(lái)。目前的常規(guī)做法如圖I所示
I)由觸發(fā)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一個(gè)“起始”信號(hào)，將此信號(hào)分出兩路，并用相應(yīng)電路將該信號(hào)變換為與高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀相適應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)，然后分別觸發(fā)高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀；
2)假設(shè)高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀同時(shí)啟動(dòng)采集，高速相機(jī)的第一幅圖像和高速應(yīng)變儀的第一個(gè)數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上精確對(duì)應(yīng)；
3)利用高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀的采集速率換算后續(xù)圖像和數(shù)據(jù)的采集時(shí)刻，并將其在時(shí)間軸上依次對(duì)準(zhǔn)。
但實(shí)際中，上述第(2)點(diǎn)假設(shè)不一定成立，或者說(shuō)很多情況下不成立。這是因?yàn)椋?高速設(shè)備從接收到觸發(fā)信號(hào)到開(kāi)始采集有一個(gè)非常小但確實(shí)存在的時(shí)間差(以下稱(chēng)之為觸發(fā)響應(yīng)時(shí)間)，而由于高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀生產(chǎn)廠家不同，儀器結(jié)構(gòu)不同，很可能其觸發(fā)響應(yīng)時(shí)間存在差異。也就是說(shuō)，雖然觸發(fā)信號(hào)同時(shí)到達(dá)高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀，高速相機(jī)的第一幅圖像和高速應(yīng)變儀的第一個(gè)數(shù)據(jù)不一定同時(shí)采集，二者存在一個(gè)時(shí)間差(即兩個(gè)系統(tǒng)觸發(fā)響應(yīng)時(shí)間的差，以下稱(chēng)為對(duì)時(shí)誤差)。這種對(duì)時(shí)誤差取決于不同的系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 是一種客觀存在的誤差。一般情況下，對(duì)時(shí)誤差在百分之幾到十分之幾毫秒量級(jí)，對(duì)于不太快的過(guò)程，如每秒鐘數(shù)百幅至一千幅圖像的采集速度，這種誤差不容易引起注意，或者可以被忽略；但對(duì)于非?？焖龠^(guò)程的研究，如每秒數(shù)十萬(wàn)幅圖像的采集速度，這種對(duì)時(shí)誤差可能導(dǎo)致幾幅到幾十幅圖像的偏差，使數(shù)據(jù)分析出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。
目前還沒(méi)有一種測(cè)量或標(biāo)定這種對(duì)時(shí)誤差的系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有光、電高速聯(lián)合觀測(cè)系統(tǒng)中無(wú)法測(cè)量或標(biāo)定高速相機(jī)和高速電信號(hào)數(shù)據(jù)采集器之間啟動(dòng)時(shí)差的問(wèn)題。
本發(fā)明提供的測(cè)量系統(tǒng)用于測(cè)量或標(biāo)定高速光信號(hào)采集設(shè)備和高速電信號(hào)采集設(shè)備之間對(duì)于觸發(fā)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)差，其特征在于，該測(cè)量系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；其中，
所述信號(hào)發(fā)生單元，與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接，用于根據(jù)所標(biāo)定的光、電信號(hào)采集設(shè)備的觸發(fā)信號(hào)要求產(chǎn)生并同時(shí)發(fā)送三路觸發(fā)信號(hào)以啟動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集單元；
所述數(shù)據(jù)采集單元，與所述信號(hào)發(fā)生單元和數(shù)據(jù)處理單元相連接，用于接收所述信號(hào)發(fā)生單元同時(shí)發(fā)送的三路觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備以及波形信號(hào)發(fā)生電路，所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備中采集信號(hào)發(fā)生電路所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)給所述數(shù)據(jù)處理單元；
所述數(shù)據(jù)處理單元，與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接，用于分析和處理所述數(shù)據(jù)采集單元所采集的數(shù)據(jù)，得到所述高速光、電采集設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)差。
進(jìn)一步地，其中，所述數(shù)據(jù)采集單元，包括波形信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)延時(shí)電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、激光管、半反半透鏡、光強(qiáng)減弱鏡、光敏二極管、電壓信號(hào)放大電路、高速電信號(hào)采集設(shè)備和高速光信號(hào)采集設(shè)備；其中，
所述波形信號(hào)發(fā)生電路，與所述信號(hào)發(fā)生單元和信號(hào)延時(shí)電路相連接，用于在接收到來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生單元的其中一路觸發(fā)信號(hào)后，產(chǎn)生指定頻率的正弦波或者方波給所述信號(hào)延時(shí)電路；
所述信號(hào)延時(shí)電路，與所述波形信號(hào)發(fā)生電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接，用于接收所述正弦波或者方波進(jìn)行延時(shí)處理后，發(fā)送給所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；
所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，與所述信號(hào)延時(shí)電路和激光管相連接，用于接收延時(shí)后的正弦波或者方波，對(duì)其進(jìn)行處理產(chǎn)生適合工作的電壓信號(hào)給所述激光管；
所述激光管，與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接，用于在接收到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路發(fā)送的電壓信號(hào)后，按輸入電壓規(guī)律發(fā)出激光束投射至所述半反半透鏡上，其光束出射方向與所述半反半透鏡垂直；
所述半反半透鏡，與所述激光管和光強(qiáng)減弱鏡處于同一光路中，用于將所述激光管產(chǎn)生的激光分為兩束，一束激光投射至所述光強(qiáng)減弱鏡，另一束激光投射至光屏上；
所述光強(qiáng)減弱鏡，與所述半反半透鏡和光敏二極管處于同一光路中，用于減弱經(jīng)過(guò)所述半反半透鏡后的透射光束的光強(qiáng)，之后使其照射在所述光敏二極管上；
所述光敏二極管，與所述光強(qiáng)減弱鏡和電壓信號(hào)放大電路處于同一光路中，用于將通過(guò)所述光強(qiáng)減弱鏡后的激光的光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化為電壓變化；
所述電壓信號(hào)放大電路，與所述光敏二極管和高速電信號(hào)采集設(shè)備相連接，用于將所述光敏二極管產(chǎn)生的弱電壓變化信號(hào)放大為滿(mǎn)足所述高速電信號(hào)采集設(shè)備測(cè)量要求的電壓信號(hào)；
所述高速電信號(hào)采集設(shè)備，與所述電壓放大電路相連接，用于采集所述電壓信號(hào)放大電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)；
所述高速光信號(hào)采集設(shè)備，與所述信號(hào)發(fā)生單元相連接，用于在接收到來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生單元的一路觸發(fā)信號(hào)后采集照射在所述光屏上的激光光點(diǎn)圖像。
進(jìn)一步地，其中，所述高速電信號(hào)采集設(shè)備進(jìn)一步為高速應(yīng)變儀。
進(jìn)一步地，其中，所述高速光信號(hào)采集設(shè)備進(jìn)一步為高速相機(jī)。
本發(fā)明所述一種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，具有如下技術(shù)效果
I)采用本發(fā)明所述測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速相機(jī)和高速電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的標(biāo)定和測(cè)量，解決了以往高速測(cè)量中高速光、電信號(hào)間不能精確對(duì)時(shí)的問(wèn)題。
2)采用本發(fā)明所述測(cè)量系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量精度達(dá)10ns，可以滿(mǎn)足絕大多數(shù)高速過(guò)程的測(cè)量。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的高速光、電信號(hào)采集設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例一所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例一所述測(cè)量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集單元202的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例一所述測(cè)量系統(tǒng)中的信號(hào)發(fā)生單元201的具體電路結(jié)構(gòu)圖5是本發(fā)明實(shí)施例一所述測(cè)量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集單元202的具體電路結(jié)構(gòu)圖6是本發(fā)明實(shí)施例一所述測(cè)量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理單元203得出的高速相機(jī)和高速應(yīng)變儀所采集的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)及對(duì)時(shí)誤差分析過(guò)程圖。
具體實(shí)施方式
如在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱(chēng)特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來(lái)稱(chēng)呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求并不以名稱(chēng)的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”?！按笾隆笔侵冈诳山邮艿恼`差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問(wèn)題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。說(shuō)明書(shū)后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明本發(fā)明的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
以下將配合圖式及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
如圖2所示，為本發(fā)明所提供的一種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量或標(biāo)定高速光信號(hào)采集設(shè)備和高速電信號(hào)采集設(shè)備之間對(duì)于觸發(fā)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)差，其中，該測(cè)量系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生單元201、數(shù)據(jù)采集單元202和數(shù)據(jù)處理單元 203 ;其中，
所述信號(hào)發(fā)生單元201，與所述數(shù)據(jù)采集單元202相連接，用于根據(jù)所標(biāo)定的光、電信號(hào)采集設(shè)備的觸發(fā)信號(hào)要求產(chǎn)生并同時(shí)發(fā)送三路觸發(fā)信號(hào)以啟動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集單元 202 ;其中如圖4所示，為信號(hào)發(fā)生單元201在本實(shí)施例中的具體電路結(jié)構(gòu)圖。
所述數(shù)據(jù)采集單元202，與所述信號(hào)發(fā)生單元201和數(shù)據(jù)處理單元203相連接，用于接收所述信號(hào)發(fā)生單元201同時(shí)發(fā)送的三路觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備和信號(hào)發(fā)生電路，所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備中采集信號(hào)發(fā)生電路所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)給所述數(shù)據(jù)處理單元203 ；
所述數(shù)據(jù)處理單元203，與所述數(shù)據(jù)采集單元202相連接，用于分析和處理所述數(shù)據(jù)采集單元202所采集的數(shù)據(jù)，得到高速光、電采集設(shè)備的對(duì)時(shí)誤差。
具體地是，從高速光信號(hào)采集設(shè)備采集的圖像序列中分析出光點(diǎn)的光強(qiáng)變化數(shù)據(jù)，并將其與電信號(hào)采集設(shè)備采集的電壓變化數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上進(jìn)行匹配和對(duì)比，得到對(duì)時(shí)誤差。
進(jìn)一步地，如圖3所示，所述數(shù)據(jù)采集單元202，包括波形信號(hào)發(fā)生電路2021、信號(hào)延時(shí)電路2022、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023、激光管2024、半反半透鏡2025、光強(qiáng)減弱鏡2026、光敏二極管2027、電壓信號(hào)放大電路2028、高速電信號(hào)采集設(shè)備2029 (本實(shí)施例中采用的是高速應(yīng)變儀)和高速光信號(hào)采集設(shè)備2030 (本實(shí)施例中采用的是高速相機(jī))；其中，
所述波形信號(hào)發(fā)生電路2021，與所述信號(hào)發(fā)聲單元201和信號(hào)延時(shí)電路2022相連接，用于接收來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生單元201的其中一路觸發(fā)信號(hào)，產(chǎn)生指定頻率的正弦波或者方波給所述信號(hào)延時(shí)電路2022 ；
所述信號(hào)延時(shí)電路2022，與所述波形信號(hào)發(fā)生電路2021和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023相連接，用于接收所述正弦波或者方波進(jìn)行延時(shí)處理后，發(fā)送給所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023 ；
所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023，與所述信號(hào)延時(shí)電路2022和激光管2024相連接，用于接收延時(shí)后的正弦波或者方波，對(duì)其進(jìn)行處理產(chǎn)生電壓信號(hào)給所述激光管2024 ；
所述激光管2024，與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023相連接，用于在接收到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023發(fā)送的電壓信號(hào)后，按輸入電壓規(guī)律發(fā)出激光束投射至所述半反半透鏡2025上， 其光束出射方向與所述半反半透鏡2025垂直；
所述半反半透鏡2025，與所述激光管2024和光強(qiáng)減弱鏡2026處于同一光路中，用于將所述激光管2024產(chǎn)生的激光分為兩束，一束激光投射至所述光強(qiáng)減弱鏡2026，另一束激光投射至光屏上；
所述光強(qiáng)減弱鏡2026,與所述半反半透鏡2025和光敏二極管2027處于同一光路中，用于減弱經(jīng)過(guò)所述半反半透鏡2025后的透射光束的光強(qiáng)，之后使其照射在所述光敏二極管2027上；
所述光敏二極管2027,與所述光強(qiáng)減弱鏡2026和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2023處于同一光路中，用于將通過(guò)所述光強(qiáng)減弱鏡2026后的激光的光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化為電壓變化；
所述電壓信號(hào)放大電路2028，與所述光敏二極管2027和高速電信號(hào)采集設(shè)備 2029相連接，用于將所述光敏二極管2027產(chǎn)生的弱電壓變化信號(hào)放大為可以滿(mǎn)足所述高速電信號(hào)采集設(shè)備2029測(cè)量要求的電壓信號(hào)；
所述高速電信號(hào)采集設(shè)備2029，與所述電壓信號(hào)放大電路2028相連接，用于采集所述電壓信號(hào)放大電路2028產(chǎn)生的電壓信號(hào)；
所述高速光信號(hào)采集設(shè)備2030，與所述信號(hào)發(fā)生單元201相耦接，用于接收來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生單元201的一路觸發(fā)信號(hào)后采集照射在所述光屏上的激光光點(diǎn)圖像。
如圖5所示，為所述數(shù)據(jù)采集單元202在本實(shí)施例中的具體電路結(jié)構(gòu)圖，其中所述高速電信號(hào)采集設(shè)備2029在附圖中為高速應(yīng)變儀(或者也可稱(chēng)為動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀)通過(guò)其實(shí)現(xiàn)具體操作，所述高速光信號(hào)采集設(shè)備2030在附圖中為高速CCD通過(guò)其來(lái)實(shí)現(xiàn)具體操作。
下面結(jié)合圖2、3、5及6所示，對(duì)本發(fā)明上述實(shí)施例一所述種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量的系統(tǒng)的具體操作步驟進(jìn)行說(shuō)明，具體步驟如下
第一步，按照?qǐng)D2所示的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行本發(fā)明所述測(cè)量系統(tǒng)的安裝就位；
第二步，調(diào)整數(shù)據(jù)采集單元202中的半反半透鏡2025和反射鏡位置使反射激光光束的斑點(diǎn)位于光屏中央，并調(diào)整光強(qiáng)減弱鏡2026和光敏二極管2027的位置使透射后的另一束激光光束的斑點(diǎn)位于光敏二極管2027的中心位置；
第三步，將高速相機(jī)(高速CCD)放置于被測(cè)的光屏正前方，使光屏上的激光光束的斑點(diǎn)位于被測(cè)區(qū)域中心，并調(diào)節(jié)焦距使其成像清晰；
第四步，設(shè)置動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的參數(shù)，便于測(cè)量；
第五步，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元201，產(chǎn)生三路觸發(fā)信號(hào)給所述數(shù)據(jù)采集單元202，并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)；
第六步，數(shù)據(jù)處理單元203接收來(lái)自所述數(shù)據(jù)采集單元202上高速相機(jī)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)比，得到對(duì)時(shí)誤差。
對(duì)于第六步來(lái)說(shuō)，具體操作是根據(jù)高速相機(jī)的采樣頻率換算每幅圖像的采集時(shí)刻，然后將高速相機(jī)采集的圖像導(dǎo)出到數(shù)據(jù)處理單元203中，統(tǒng)計(jì)圖像中包含激光點(diǎn)的一個(gè)小區(qū)域的平均的變化曲線(xiàn)，將變化曲線(xiàn)與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀中采集到的光敏二極管中的電壓變化曲線(xiàn)繪制到一幅圖像上，對(duì)比可得到高速相機(jī)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的啟動(dòng)時(shí)差(如圖6所示)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量的系統(tǒng)，具有如下技術(shù)效果
I)采用本發(fā)明所述測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速相機(jī)和高速電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的標(biāo)定和測(cè)量，解決了以往高速測(cè)量中高速光、電信號(hào)間不能精確對(duì)時(shí)的問(wèn)題。
2)采用本發(fā)明所述測(cè)量系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量精度達(dá)10ns，可以滿(mǎn)足絕大多數(shù)高速過(guò)程的測(cè)量。
上述的實(shí)施例僅用來(lái)例舉本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來(lái)限制本發(fā)明的范疇。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù)本發(fā)明的精神輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量或標(biāo)定高速光信號(hào)采集設(shè)備和高速電信號(hào)采集設(shè)備之間對(duì)于觸發(fā)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)差，其特征在于，該測(cè)量系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；其中， 所述信號(hào)發(fā)生單元，與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接，用于根據(jù)所標(biāo)定的光、電信號(hào)采集設(shè)備觸發(fā)信號(hào)的要求產(chǎn)生并同時(shí)發(fā)送三路觸發(fā)信號(hào)以啟動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集單元； 所述數(shù)據(jù)采集單元，與所述信號(hào)發(fā)生單元和數(shù)據(jù)處理單元相連接，用于接收所述信號(hào)發(fā)生單元同時(shí)發(fā)送的三路觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備以及波形信號(hào)發(fā)生電路，所述高速光、電信號(hào)采集設(shè)備中采集信號(hào)發(fā)生電路所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)給所述數(shù)據(jù)處理單元; 所述數(shù)據(jù)處理單元，與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接，用于分析和處理所述數(shù)據(jù)采集單元所采集的數(shù)據(jù)，得到所述高速光、電采集設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)差。
2.如權(quán)利要求I所述的高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元，包括波形信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)延時(shí)電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、激光管、半反半透鏡、光強(qiáng)減弱鏡、光敏二極管、電壓信號(hào)放大電路、高速電信號(hào)采集設(shè)備和高速光信號(hào)采集設(shè)備；其中， 所述波形信號(hào)發(fā)生電路，與所述信號(hào)發(fā)生單元和信號(hào)延時(shí)電路相連接，用于在接收到來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生單元的其中一路觸發(fā)信號(hào)后，產(chǎn)生一個(gè)指定的高頻正弦波或者方波給所述信號(hào)延時(shí)電路； 所述信號(hào)延時(shí)電路，與所述波形信號(hào)發(fā)生電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接，用于接收所述正弦波或者方波并對(duì)其進(jìn)行延時(shí)處理后，發(fā)送給所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路； 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，與所述信號(hào)延時(shí)電路和激光管相連接，用于接收延時(shí)后的正弦波或者方波，對(duì)其進(jìn)行處理，產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)的工作電壓信號(hào)給所述激光管； 所述激光管，與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接，用于在接收到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路發(fā)送的電壓信號(hào)后，按輸入電壓規(guī)律發(fā)出激光束投射至所述半反半透鏡上，其光束出射方向與所述半反半透鏡垂直； 所述半反半透鏡，與所述激光管和光強(qiáng)減弱鏡處于同一光路中，用于將所述激光管產(chǎn)生的激光分為兩束，一束激光投射至所述光強(qiáng)減弱鏡，另一束激光投射至光屏上； 所述光強(qiáng)減弱鏡，與所述半反半透鏡和光敏二極管處于同一光路中，用于減弱經(jīng)過(guò)所述半反半透鏡后的透射光束的光強(qiáng)，之后使其照射在所述光敏二極管上； 所述光敏二極管，與所述光強(qiáng)減弱鏡和電壓信號(hào)放大電路處于同一光路中，用于將通過(guò)所述光強(qiáng)減弱鏡后的激光的光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，其轉(zhuǎn)換延時(shí)為IOns ； 所述電壓信號(hào)放大電路，與所述光敏二極管和高速電信號(hào)采集設(shè)備相連接，用于將所述光敏二極管產(chǎn)生的弱電壓變化信號(hào)放大為滿(mǎn)足所述高速電信號(hào)采集設(shè)備測(cè)量要求的電壓信號(hào)； 所述高速電信號(hào)采集設(shè)備，與所述電壓放大電路相連接，用于采集所述電壓信號(hào)放大電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)； 所述高速光信號(hào)采集設(shè)備，與所述信號(hào)發(fā)生單元相連接，用于在接收到來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生單元的一路觸發(fā)信號(hào)后采集照射在所述光屏上的激光光點(diǎn)圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述高速電信號(hào)采集設(shè)備進(jìn)一步為高速應(yīng)變儀采集設(shè)備。
4.如權(quán)利要求I所述的高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述高速光信號(hào)采集設(shè)備進(jìn)一步為高速相機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速光、電信號(hào)采集設(shè)備之間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量或標(biāo)定高速光信號(hào)采集設(shè)備(如高速相機(jī))和高速電信號(hào)采集設(shè)備(如高速應(yīng)變儀)之間對(duì)于觸發(fā)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)差，其中，該測(cè)量系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。本發(fā)明所述測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速光信號(hào)采集設(shè)備(如高速相機(jī)等)和高速電信號(hào)采集設(shè)備(如高速應(yīng)變儀等)之間啟動(dòng)時(shí)差的標(biāo)定和測(cè)量，解決了以往高速測(cè)量中高速光、電信號(hào)間不能精確對(duì)時(shí)的問(wèn)題。該測(cè)量系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量精度達(dá)10ns，可以滿(mǎn)足絕大多數(shù)高速測(cè)量過(guò)程的精度要求。
文檔編號(hào)G04F10/00GK102929123SQ201210458009
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者馬少鵬, 周恒毅, 曹彥彥, 馬沁巍 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)