使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开发明是一种使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置，属于电学技术领 域。
【背景技术】
[0002] 本发明装置使用了光线发射装置、光线接收装置、腔体、时钟脉冲信号发生器、时 钟脉冲计数器、微处理器、显示器、电源，工作原理是用光线发射装置在腔体内向光线接收 装置发射脉冲光线，根据运动叠加原理，因为腔体的运动，使得光线在腔体的传播长度发生 变化，从而使得光线在腔体的传播时间发生变化。用时钟脉冲计数器测量光线在腔体的传 播时间，建立方程组，可以推算出物体的运动速度及方向。使用微处理器按特定公式、参数 进行编程逻辑运算，可以计算出物体的运动速度及方向，反馈计算结果到显示器，可以显示 出物体的运动速度及方向。
【发明内容】
[0003] 用一个中空的、可传播光线的腔体3,在其一端安装光线发射装置1，在另一端安 装光线接收装置2,对腔体3抽高真空并密封。精确测量腔体3内从光线发射装置1到光线 接收装置2之间的长度，记为L。
[0004] 把腔体3安装固定到测量物体上，使腔体3中的光线传播方向和物体的运动方向 5互相平行（图中未画出物体，只画出物体的运动方向）。
[0005] 配套的电子设备，配合时钟脉冲发生器、时钟脉冲计数器、微处理器、显示器、电 源使用（图上未画出电子设备)。
[0006] 本公开发明所采用的技术方案是： 时钟脉冲发生器产生固定频率、宽度计数时钟脉冲信号，输入到时钟脉冲计数器计数 脉冲数量。
[0007] 微处理器定时发出信号，激发光线发射装置1、时钟脉冲计数器同时动作，光线发 射装置1开始发出脉冲光线4,时钟脉冲计数器也开始计数脉冲信号。
[0008]光线在腔体3中传播的速度是恒定的。在时间t内，当脉冲光线4到达光线接收 装置1后，光线接收装置1反馈信号到时钟脉冲计数器，使时钟脉冲计数器停止计数脉冲数 量。若时钟脉冲计数器计数的脉冲宽度是h，脉冲数量为n，则脉冲光线4在腔体的传播时 间为t为：
【主权项】
1. 使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置，其特征在于，它主要包括： 一一光线发射装置，用于发射脉冲光线，将电信号转为光信号； 一一光线接收装置，用于接收光线，将光信号转为电信号； 一一腔体，用于光线传播，使脉冲光线在腔体内由光线发射装置向光线接收装置传播； 一一配套的电子设备，配合时钟脉冲发生器、时钟脉冲计数器、微处理器、显示器、电 源使用，由时钟脉冲信号发生器产生固定频率、宽度时钟脉冲信号，时钟脉冲计数器测量脉 冲光线在腔体内从光线发射装置到光线接收装置的传播时间，微处理器根据光线传播时 间、腔体长度、光线传播速度按特定的公式进行逻辑运算，计算出测量物体的运动速度，根 据物体运动时的光线传播时间和物体静止时的光线传播时间进行比较，可判断出物体的运 动状态，是前进、后退还是静止，用显示器显示出物体的运动速度和运动状态，整套装置可 自带电源使用。
2. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，腔体是一个固定长度、可传播光线的中空 的物体，腔体有2种形式： 第1种形式的腔体是密闭的，内部抽成高真空； 第2种形式是腔体是敞开的，腔体内部和腔体外部的介质可自由的流通、交换。
3. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，在腔体内安装有光线发射装置、光线接收 装置，光线发射装置发射脉冲光线，脉冲光线在腔体内从光线发射装置向光线接收装置传 播。
4. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，腔体内的光线传播方向和测量物体的运 动方向要互相平行。
5. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，本装置需要使用时钟脉冲信号发生器、时 钟脉冲计数器、微处理器、显示器、电源，微处理器定时发出采样信号，同时激发光线发射 装置、时钟脉冲计数器启动，利用时钟脉冲计数器测量光线在腔体内的传播时间，微处理器 根据特定的公式、参数进行编程逻辑运算，计算物体的运动速度及方向，通过显示器显示运 算结果，计算公式为：
V为运动速度，c为光线传播速度，L为腔体长度，n为脉冲数量，h为脉冲宽度，土为物 体运动方向和光线传播方向判断，当物体运动方向和光线传播方向相同时，为" + "；当物体 运动方向和光线传播方向相反时，为
6. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，测量光线在腔体内的传播时间可以判断 物体的运动状态： 当测量的光线的传播时间大于腔体静止时的光线的传播时间，说明物体的运动方向和 光线传播方向相同，可将物体的运动状态定义为前进； 当测量的光线的传播时间小于腔体静止时的光线的传播时间，说明物体的运动方向和 光线传播方向相反，可将物体的运动状态定义为后退； 当测量的光线的传播时间等于腔体静止时的光线的传播时间，说明物体相对于腔体静 止时对应的参照系静止，可将物体的运动状态定义为静止。
7. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，光线发射装置、光线接收装置、腔体、时钟 脉冲计数器、微处理器、时钟脉冲发生器、显示器、电源可以模块化为一个独立整体，和测量 物体安装固定在一起。
8. 根据权利要求7的一种装置，其特征在于，本装置集成化后是可移动的，可从一个物 体上拆下，安装到另外的物体上。
9. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，本装置安装在旋转物体的转盘上，使腔体 的光线的传播方向和转盘运动方向互相平行，可以测量物体的旋转线速度及方向，也可以 测量物体的旋转角速度及方向。
10. 根据权利要求1的一种装置，其特征在于，当介质静止，装置运动时，本装置测量的 是装置的运动速度，当介质运动，装置静止时，本装置测量的是介质的运动速度，用3个这 样的装置组成xyz三维直角坐标系，可以测量物体在X轴、y轴、z轴方向的运动速度及方 向。
【专利摘要】本发明涉及一种使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置。本公开发明的工作原理是根据光线在介质传播速度不变原理及运动叠加原理，使用了光线发射装置、光线接收装置、腔体、时钟脉冲信号发生器、时钟脉冲计数器、微处理器、显示器、电源。在腔体内安装光线发射装置、光线接收装置，用时钟脉冲计数器测量光线在腔体的传播时间，反馈到微处理器，微处理器根据特定公式、参数进行编程逻辑运算，计算出物体的运动速度及运动方向。用3个这样装置组成xyz三维直角坐标系，可测量物体在x轴、y轴、z轴方向的运动速度及运动方向。本装置可测量旋转物体的旋转角速度。本装置可作为导航仪使用，可用于飞船、飞机、火箭上。
【IPC分类】G01P3-36
【公开号】CN104714046
【申请号】CN201510098751
【发明人】周家军
【申请人】周家军
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月6日