[发明专利]一种使用650nm光源的成像光幕靶

说明书

本发明提出一种使用650nm光源的成像光幕靶，用于对高速飞行物体的速度和角度测量。光幕靶包括发射650nm波段的LD光源、两个靶面、线阵相机、计算机等，其中两个靶面为矩形轮廓并前后平行放置，且均由准直发射单元、矩阵光纤单元构成，所述的光源在光源箱上阵列，所述的准直发射单元由方管固定架、光束准直器构成；准直发射单元相邻垂直排列，在方管固定架上等间距固定光束准直器，出射网格状的光束阵列，由对应的矩阵光纤单元接收信号，信号经线阵相机采集成像、计算机处理得出被测物飞行的速度和角度信息。本发明具有野外使用寿命长、光能一致性好、可见光束便于调试、后端信号处理简单、抗干扰能力强的优点。

技术领域

本发明属于光电测速领域，尤其是用于高速飞行物体的速度和角度测量，具体是涉及一种使用650nm光源的成像光幕靶。

背景技术

光幕靶是一种运用光电检测原理进行区域性测量的仪器，由于在测量的过程中不直接接触被测物体，所以具有测量精度高、非接触测量和较强的抗干扰能力的优点；光幕靶包括光源发射装置、光源接收装置以及后端的信号处理单元，一般是前后两个光幕靶配合使用。光源发射装置出射光束至光源接收装置，形成交错的光幕网格，当被测物体穿过光幕时会遮挡运动路径上的光束，通过分析前后两个光幕靶的光源接收装置的光束被遮挡的时间差Δt、两个光幕靶之间的间隔Δl，根据公式(1)即可得出被测物体的速度v。但传统的光幕靶是将光电转换模块与光源发射装置共同固定在靶架上，在使用的过程中，光电转换模块较容易损坏，更换成本高且大大缩短了光幕靶的使用寿命。或将光源通过通信单模光纤分束器分光后连接到出射镜头，虽然通信单模光纤分束器的技术成熟，已经规模化生产，且使用成本低，但由于通信单模光纤分束器仅在通讯波段(1250nm-1650nm)内才能实现均匀分光，因此在650nm下使用，分束后的激光为多模，光强极不均匀，而且传统光幕靶使用与光源发射装置等数量的光电探测器作为光源接收装置，这都会给后端光电信号处理带来极大的困难。部分光幕靶或直接采用通讯波段的激光光源以避免分光不均匀的问题，但因光束不可见而非常不利于光幕靶的装配和调整。

针对传统光幕靶所存在的问题，本发明的优势在于提高了光幕靶在野外工作时的稳定性和抗干扰能力、增加了光幕靶的使用寿命、降低了后端信号处理和装调的难度。

v＝Δl/Δt (1)

发明内容

本发明的目的是：提供一种使用650nm光源的成像光幕靶，通过光缆连接光源与光束准直器，使光源脱离靶架，以避免光源在装置使用的过程中遭到损伤，从而增强光幕靶的野外耐候性；不使用光纤分束器，以解决光束在分光时的不均匀性问题；光源为650nm可见光，以解决光幕靶在前期的装配调试过程中发射与接收装置不易对准的问题；光幕靶只使用线阵相机采集图像信号，避免使用数量众多的光电探测器作为光源接收端，简化了后端的信号处理，提高了整体的抗干扰能力。

本发明所提供的技术方案为：一种使用650nm光源的成像光幕靶，主要包括发射650nm波段的LD光源、准直发射单元、矩阵光纤单元、线阵相机、计算机等；其特征在于：所述的光源在光源箱上阵列固定，由光源箱供电发射可见红光；所述的准直发射单元在靶面上相邻的两端排列，构成光束发射端，所述的矩阵光纤单元在靶面的另两端固定，构成信号接收端；所述的准直发射单元均由方管固定架、光束准直器构成，所述的光源通过光缆与光束准直器一一对应连接，在方管固定架上等间距固定光束准直器出射排列均匀的光束阵列；所述的矩阵光纤单元均由外壳、光纤构成，通过注胶的方式将光纤等间距固定在外壳内，负责接收信号；光纤的另一端使用排列间距更小的矩阵光纤单元，并将其固定在线阵相机镜头的工作距离内，调整镜头对焦环，使线阵相机采集到清晰的光斑图像，并传输至计算机进行数据处理，从而得到被测物飞行的速度和角度信息。

所述的光源通过光缆与光束准直器一一对应连接，使每个光束准直器出射的光能基本一致，并且光源脱离靶架，从而构成无源的光束发射端。

所述的光缆为通信单模铠装光缆。

所述的光源为发射650nm波段的LD光源。