[其他]光电式速度测量装置

说明书

本实用新型是一种非接触的光电式测量速度的装置，用于测量物体的速度，特别适用于测量各种车辆的速度、运动员的赛跑速度，各种轻武器弹丸和火炮炮弹的飞行速度、也适用于测量物体微小运动的速度。

现有的速度测量采用的有多普勒测速雷达，其设备复杂，且使用范围有限。欧洲专利EP－0126423公布的轻武器弹丸速度测量装置包括有光学信号接收装置、信号处理装置及显示器等，光学接收装置有两个分立的光学元件放在箱体内，箱体有一防护盖板把光学接收元件同弹丸弹道隔开，盖板有两个光栅作为进光孔，每个接收元件各自对应一个进光孔，进光孔之间有一定的距离，盖板与弹道平行，测量时装置放在枪口附近，进光孔对准弹道，弹丸飞过进光孔，光学接收元件有一响应信号，该信号经过处理后加给显示器给出测量结果。由于两个接收元件要求有一定距离，不可能做得很小，使用时靠近枪口和弹道，仍有一定的危险性。

本实用新型的目的是要提供一种新的速度测量装置，测量速度范围从0.01毫米／分－1000米／秒，可以远离被测物体操作。

本实用新型的目的是这样实现的：利用光学成像技术和光电转换技术相结合的方法制作一种测量装置，该装置由光学接收装置、信号处理装置以及测量结果的显示装置三部分组成。成像装置内成像处不用摄影胶片作为物像的记录载体，而是用光电池片代替摄影胶片作为光电转换器件，将被测物体的运动参量的光学信号转换成电信号。测量时被测物体的物像遮挡光电池片，从而引起光电池片的输出电流发生变化，电流变化信号经处理装置处理后送给显示装置，给出测量结果。

本实用新型因采用灵敏度高的光电池片采集信号，微型计算机处理，所以精度高、测量范围大、操作简便、成本低、且可以制造得较小。

实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1速度测量装置系统方块图

图2速度测量装置原理图

图3带有两块光电池的速度测量装置观察窗示意图

图4两块光电池片的输出脉冲电流波形图

图5任意距离速度测量装置示意图

图6规则外形的物体微小速度测量时，光电池片的工作示意图

图7不规则外形的物体微小速度测量时，光电池片的工作示意图

从图1所示的方块图可知，该光电式速度测量装置主要由光学接收装置，信号处理装置和显示装置三部分组成。信号处理装置包括信号放大器7，比较器整形电路8，微处理机9，时钟信号发生器10，显示装置采用数字显示器11。实施本发明的光学接收装置包括光学成像装置和光电转换装置。光学成像装置主要包括成像透镜2，观察物像清晰度用的毛玻璃即观察窗3，调焦机构5，镜箱6，光电转换装置则采用光电池片4a和4b。从图3可知，两块光电池片之间的间隔为M。光电池片可以采用硅材料制造的也可采用其它材料制造的。观察物像清晰度用的观察窗3上刻有校准刻度线14，光电池片4a和4b的同侧边分别与校准刻度线14a和14b相重合。光学接收装置可以制成包括有上述元件的专用镜箱，也可用改装的普通照相机。

图2中U代表物距，V为像距。

被测物体1经过透镜2聚焦成像在观察物像清晰度用的观察窗3上，观察窗3上放有两块光电池片4a和4b，见图3。当物体1运动时物像也在观察窗3上移动，物体1的前端到达B点时物像的前端移到B1点，继续移动，光电池片4a被遮挡，引起光电池片4a的输出电流下降。当物体1的末端离开C点时物像离开C1点，物像移出光电池片4a，光电池片4a的输出电流又恢复正常。物体1的前端到达D点时物像移到D1点，继续移动，遮档光电池片4b，同样引起光电池片4b的输出电流下降，物体1末端到达E点时物像移到E1点，物像末端离开光电池片4b，光电池片4b的输出电流恢复正常。形成两个脉冲电流。光电池4a和4b的输出脉冲电流波形如图4所示。该脉冲信号经信号放大器7放大后，输入比较器8整形成方波脉冲。此时光电池片4a和4b的输出信号波形各自有下降沿。光电池片4a和4b输出脉冲电流下降沿对应点之间的时间差△T与△T时间内物体1通过的距离Lbd之比即为物体1在△Tbd时间内的平均运动速度。以下降沿B1和D1为例，物体1到达B点时光电池片4a输出电流开始出现B1下降沿，到达D点时光电池片4b输出电流出现D1下降沿，则有

Vbd＝ (Lbd)/(△Tbd)

式中Lbd为物体1由B点到D点走过的距离，△Tbd为物体1由B点到达D点所需时间，Vbd为物体1由B点到达D点的平均速度。