单激光束测速装置的制作方法
专利名称：单激光束测速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光测速装置，尤其涉及一种单激光束测速装置。
背景技术：
目前的测速装置普遍采用双光源进行探测。当物体经过第一个光源时，光束被隔断，对应的光敏元件接收不到信号，此时为开始时刻。当物体经过第二个光源时，光束同样被隔断，对应的光敏元件也接收不到信号，此时对应结束时刻。当这两光源的间距足够小，就可用此间距除以物体经过两光源的时间所得到的平均速度近似作为即时速度。由于光束存在一定的直径，因此当两光源之间的距离比较小时，测速误差就会比较大。但如果两光源之间的距离比较大，则对于速度变化比较剧烈的物体，此时测得的速度和即时速度之间就会存在比较大的差异。上述矛盾大大限制了此种方法的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单激光束的测速装置，可以测量物体的在多个相邻的时间段内的平均速度来逼近即时速度。
本发明的另一目的在于提供一种单激光束的测速装置，其结构合理，体积小巧，测量方便，测量精度高，数据准确。
本发明的目的是这样实现的本发明公开了一种单激光束的测速装置，包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器。激光源为半导体激光器。光接收器(以下简称接收器)为光电池，可以把光信号转化为电压信号。电源和激光源相连，接收器和瞬态波形存储器相连。安装激光源和接收器时必须保证同轴，并使激光源和接收器的轴线通过凹槽。被测物体上可以刻有若干凹槽，或者被测物体上固定有一个刻有若干凹槽的参照体。
测速时，当物体的凹槽对齐激光束时，激光可以穿过物体投射到接收器上。接收器接收到激光信号，并把光信号转化为电压信号输出到瞬态波形存储器。当物体的凹槽和激光束错开时，激光束被隔断，接收器感受不到光信号，所以无电压信号输出。当物体的凹槽重新对齐激光束时，接收器重新接收到光信号并转化为电压信号输出。凹槽的长度除以接收器输出信号上对应的时间就是速度。这样，在接收器的输出波形上，物体的多个凹槽就对应多个矩形脉冲。每个凹槽都可以得到一个速度值，多个速度值连在一起就可以近似逼近物体的即时速度。从技术上采取措施，将激光束直径减小到0.1mm之下，可以对小尺寸物体进行高精度的速度测量。
具体地讲，本发明公开了一种单激光束测速装置，用于测量运动物体的速度，该装置包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器，电源和激光源相连，光接收器和瞬态波形存储器相连，激光源和光接收器同轴安装。
所述的激光源为半导体激光器。
所述的激光源为单激光束激光源。
所述的光接收器为光电池。
所述的运动物体上刻有的凹槽。
所述的凹槽垂直于运动物体的运动方向。
所述的凹槽为多个。
所述的多个凹槽等间距排列。
本发明还公开了一种单激光束测速装置，用于测量运动物体的速度，所述的运动物体上固定一刻有凹槽的参照体。
所述的凹槽垂直于运动物体的运动方向。
所述的凹槽为多个。
所述的多个凹槽等间距排列。
该单激光束测速装置体积小，安装使用方便，测量精度高，并且可以得到近似的连续速度。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明单激光束测速装置测速原理图；图2为本发明单激光测速装置得到的电压波形。
具体实施例方式
图1为单激光束测速装置的工作原理图。该装置包括电源1、激光源2、接收器3、瞬态波形存储器4。激光源为半导体激光器，接收器为光电池，它可以把光信号转化为电压信号。
电源1和激光源2相连，接收器3和瞬态波形存储器4相连。激光源2和接收器3必须保证同轴安装。
测速时，当物体5的第一个凹槽对齐激光束时，激光可以穿过物体投射到接收器上。接收器3接收到激光信号，并把光信号转化为电压信号输出到瞬态波形存储器4。当物体5的第一个凹槽和激光束错开时，激光束被隔断，接收器感受不到光信号，所以无电压信号输出。当物体5的第二个凹槽对齐激光束时，接收器重新接收到光信号并转化为电压信号输出到瞬态波形存储器。第一个凹槽的长度a除以接收器3输出信号上对应的时间T1就是当物体的第一个凹槽经过激光束时的速度，即V1=aT1---(1)]]>这样，如图2所示，在接收器的输出波形上，物体的多个凹槽就对应多个矩形脉冲。每个凹槽都可以得到一个速度值，多个速度值连在一起就可以近似逼近物体的即时速度。
由于激光的光束可以很细，且是单光源，因此对于尺寸比较小的物体，即使被测物体的速度不是匀速，用该测速装置仍可以得到比较真实的速度。
本发明的另一个实施例是在被测量物体固定一刻有凹槽的参照体，该参照体的速度就是被测量物体的速度，其测量方法与上述相同，不再赘述。
权利要求
1.一种单激光束测速装置，用于测量运动物体的速度，其特征在于，该装置包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器，电源和激光源相连，光接收器和瞬态波形存储器相连，激光源和光接收器同轴安装。
2.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的激光源为半导体激光器。
3.根据权利要求1或2所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的激光源为单激光束激光源。
4.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的光接收器为光电池。
5.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的运动物体上刻有的凹槽。
6.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的运动物体上固定一刻有凹槽的参照体。
7.根据权利要求5或6所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的凹槽垂直于运动物体的运动方向。
8.根据权利要求5或6所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的凹槽为多个。
全文摘要
本发明涉及一种激光束测速装置，测量物体的在多个相邻的时间段内的平均速度来逼近即时速度。该装置包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器。电源和激光源相连，接收器和瞬态波形存储器相连，在被测物体上刻若干凹槽或在运动物体上固定一刻有凹槽的参照体。当凹槽对齐激光束时，接收器接收到激光信号并转化为电压信号输出。错开时，激光束被隔断，接收器感受不到光信号，无电压信号输出。凹槽的长度除以接收器输出信号上对应的时间就是速度。物体的多个凹槽就对应多个矩形脉冲输出波形。每个凹槽得到一个速度值，多个速度值连在一起就可以近似逼近物体的即时速度。
文档编号G01P3/64GK1512185SQ0215975
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者张泰华, 郇勇, 杨业敏 申请人:中国科学院力学研究所
技术领域：
本发明涉及一种激光测速装置，尤其涉及一种单激光束测速装置。
背景技术：
目前的测速装置普遍采用双光源进行探测。当物体经过第一个光源时，光束被隔断，对应的光敏元件接收不到信号，此时为开始时刻。当物体经过第二个光源时，光束同样被隔断，对应的光敏元件也接收不到信号，此时对应结束时刻。当这两光源的间距足够小，就可用此间距除以物体经过两光源的时间所得到的平均速度近似作为即时速度。由于光束存在一定的直径，因此当两光源之间的距离比较小时，测速误差就会比较大。但如果两光源之间的距离比较大，则对于速度变化比较剧烈的物体，此时测得的速度和即时速度之间就会存在比较大的差异。上述矛盾大大限制了此种方法的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单激光束的测速装置，可以测量物体的在多个相邻的时间段内的平均速度来逼近即时速度。
本发明的另一目的在于提供一种单激光束的测速装置，其结构合理，体积小巧，测量方便，测量精度高，数据准确。
本发明的目的是这样实现的本发明公开了一种单激光束的测速装置，包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器。激光源为半导体激光器。光接收器(以下简称接收器)为光电池，可以把光信号转化为电压信号。电源和激光源相连，接收器和瞬态波形存储器相连。安装激光源和接收器时必须保证同轴，并使激光源和接收器的轴线通过凹槽。被测物体上可以刻有若干凹槽，或者被测物体上固定有一个刻有若干凹槽的参照体。
测速时，当物体的凹槽对齐激光束时，激光可以穿过物体投射到接收器上。接收器接收到激光信号，并把光信号转化为电压信号输出到瞬态波形存储器。当物体的凹槽和激光束错开时，激光束被隔断，接收器感受不到光信号，所以无电压信号输出。当物体的凹槽重新对齐激光束时，接收器重新接收到光信号并转化为电压信号输出。凹槽的长度除以接收器输出信号上对应的时间就是速度。这样，在接收器的输出波形上，物体的多个凹槽就对应多个矩形脉冲。每个凹槽都可以得到一个速度值，多个速度值连在一起就可以近似逼近物体的即时速度。从技术上采取措施，将激光束直径减小到0.1mm之下，可以对小尺寸物体进行高精度的速度测量。
具体地讲，本发明公开了一种单激光束测速装置，用于测量运动物体的速度，该装置包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器，电源和激光源相连，光接收器和瞬态波形存储器相连，激光源和光接收器同轴安装。
所述的激光源为半导体激光器。
所述的激光源为单激光束激光源。
所述的光接收器为光电池。
所述的运动物体上刻有的凹槽。
所述的凹槽垂直于运动物体的运动方向。
所述的凹槽为多个。
所述的多个凹槽等间距排列。
本发明还公开了一种单激光束测速装置，用于测量运动物体的速度，所述的运动物体上固定一刻有凹槽的参照体。
所述的凹槽垂直于运动物体的运动方向。
所述的凹槽为多个。
所述的多个凹槽等间距排列。
该单激光束测速装置体积小，安装使用方便，测量精度高，并且可以得到近似的连续速度。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明单激光束测速装置测速原理图；图2为本发明单激光测速装置得到的电压波形。
具体实施例方式
图1为单激光束测速装置的工作原理图。该装置包括电源1、激光源2、接收器3、瞬态波形存储器4。激光源为半导体激光器，接收器为光电池，它可以把光信号转化为电压信号。
电源1和激光源2相连，接收器3和瞬态波形存储器4相连。激光源2和接收器3必须保证同轴安装。
测速时，当物体5的第一个凹槽对齐激光束时，激光可以穿过物体投射到接收器上。接收器3接收到激光信号，并把光信号转化为电压信号输出到瞬态波形存储器4。当物体5的第一个凹槽和激光束错开时，激光束被隔断，接收器感受不到光信号，所以无电压信号输出。当物体5的第二个凹槽对齐激光束时，接收器重新接收到光信号并转化为电压信号输出到瞬态波形存储器。第一个凹槽的长度a除以接收器3输出信号上对应的时间T1就是当物体的第一个凹槽经过激光束时的速度，即V1=aT1---(1)]]>这样，如图2所示，在接收器的输出波形上，物体的多个凹槽就对应多个矩形脉冲。每个凹槽都可以得到一个速度值，多个速度值连在一起就可以近似逼近物体的即时速度。
由于激光的光束可以很细，且是单光源，因此对于尺寸比较小的物体，即使被测物体的速度不是匀速，用该测速装置仍可以得到比较真实的速度。
本发明的另一个实施例是在被测量物体固定一刻有凹槽的参照体，该参照体的速度就是被测量物体的速度，其测量方法与上述相同，不再赘述。
权利要求
1.一种单激光束测速装置，用于测量运动物体的速度，其特征在于，该装置包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器，电源和激光源相连，光接收器和瞬态波形存储器相连，激光源和光接收器同轴安装。
2.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的激光源为半导体激光器。
3.根据权利要求1或2所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的激光源为单激光束激光源。
4.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的光接收器为光电池。
5.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的运动物体上刻有的凹槽。
6.根据权利要求1所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的运动物体上固定一刻有凹槽的参照体。
7.根据权利要求5或6所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的凹槽垂直于运动物体的运动方向。
8.根据权利要求5或6所述的单激光束测速装置，其特征在于，所述的凹槽为多个。
全文摘要
本发明涉及一种激光束测速装置，测量物体的在多个相邻的时间段内的平均速度来逼近即时速度。该装置包括电源、激光源、光接收器、瞬态波形存储器。电源和激光源相连，接收器和瞬态波形存储器相连，在被测物体上刻若干凹槽或在运动物体上固定一刻有凹槽的参照体。当凹槽对齐激光束时，接收器接收到激光信号并转化为电压信号输出。错开时，激光束被隔断，接收器感受不到光信号，无电压信号输出。凹槽的长度除以接收器输出信号上对应的时间就是速度。物体的多个凹槽就对应多个矩形脉冲输出波形。每个凹槽得到一个速度值，多个速度值连在一起就可以近似逼近物体的即时速度。
文档编号G01P3/64GK1512185SQ0215975
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者张泰华, 郇勇, 杨业敏 申请人:中国科学院力学研究所
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