一种冲击速度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及计量与测试技术领域，尤其涉及冲击速度测量装置。
【背景技术】
[0002] 运输包装件水平冲击试验(水平、斜面冲击试验）中，冲击速度是运输包装件水平 冲击试验系统控制试验样品试验强度值是否准确的关键参数。因此用测速仪检定或校准试 验系统的冲击速度是否准确至关重要，尤其是低速测量，要求准确度、分辨率高，跟踪准确， 物体运行至冲击面的距离较短，传感器感应时间得出速度受震动影响，误差较大，激光测速 难以捕捉目标，测速雷达主要对多普勒信号进行同步的高速采集，采集到的数据由中央处 理单元作相应的噪声处理、频率变换分析、数据相关等算法的处理，得到检测目标的频谱， 确定目标的多普勒频率，再根据多普勒效应得到目标的运动速度。在信号处理方面，信号首 先经过正交混频器出来后，对其进行一级或二级放大，再经过自动增益控制电路(AGC)将其 控制在一定的幅值范围之内，最后把需要的正弦信号送往ADC采集模块，将其模数转换，得 到相应的数字量。在低速低频信号方面由于低频低速信号和噪声比较接近，如果这样处理 速度误差将有相应的增加。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是现有的雷达测速仪因测量范围受限、误差大等原 因无法对运输包装件水平冲击试验系统的冲击速度进行校准，为此提供一种利用微波多普 勒原理测量运输包装件水平冲击试验系统及运动物体的瞬间冲击、碰撞速度的低速、高精 度、高分辨率的测量装置。
[0004] 本实用新型的技术方案是:一种冲击速度测量装置，它包括信号接收天线、频谱处 理模块和信号处理模块，所述信号处理模块包括依次信号连接的正交混频器、放大电路、自 动增益控制电路和A/D转换器，所述信号接收天线为35dB的高增益接收天线，所述放大电路 和自动增益控制电路之间依次信号连接有滤波电路和整形电路，所述整形电路输出端连接 有主频为150MHz的脉宽捕获模块。
[0005] 本实用新型的有益效果是冲击速度测量装置采用高增益的接收天线和脉宽捕捉 的方式精确求得(〇.5-10)m/s的测量范围，采用主频高达150MHz的脉宽捕获模块(eCAP)进 行采集，可以大大提高频率捕捉精度，降低采集误差。在测速算法上将常数多次代换改为单 次代换，同时采取了 4次均方根的方式计算速度均值，从而降低计算误差。
【附图说明】
[0006] 图1是本实用新型示意图。
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0008] 如图1所示，本实用新型中的冲击速度测量装置，它包括信号接收天线、频谱处理 模块和信号处理模块，所述信号处理模块包括依次信号连接的正交混频器、放大电路、自动 增益控制电路和A/D转换器，所述信号接收天线为35dB的高增益接收天线，所述放大电路和 自动增益控制电路之间依次信号连接有滤波电路和整形电路，所述整形电路输出端连接有 主频为150MHz的脉宽捕获模块。
[0009] 冲击速度测量装置利用微波多普勒原理，对低速、低频信号进行噪声处理，提取滤 波放大、频率变换分析、数据相关等算法的处理，得到检测目标的频谱，可极其方便的对物 体瞬间冲击、碰撞速度进行测量，其测速精度高，测速范围宽。本装置具有信息记录、数据存 储、统计分析、打印、时间与速度的运动轨迹图等多项功能。
[0010] 采用多普勒雷达测量，使用波瓣较窄的高增益天线，既克服了难以捕捉目标的问 题，又不受周围环境的影响，安装调试方便。随机冲击速度测量分辨率达到〇. 005m/S，为解 决误差问题，对整形后的信号，通过处理器的脉宽捕获模块对其进行捕捉，由于高速度处理 器脉宽捕获模块的频率可以到达百兆赫兹以上，可以大大提高频率捕捉精度，从而能够实 现高精度速度计算。本装置测量范围（〇. 5~10)m/s，测量下限为0.5m/s，最大允许误差为 ±0.005m/s，分辨率为0.005m/s，而国内外同类产品最低测量下限为3.6 km/h(l m/s)，误 差为±0.1 km/h(±0.03 m/s)，分辨力为0.1 km/h(0.03 m/s)。
[con]冲击速度测量装置可以用于运输包装件水平冲击试验系统的冲击速度测量，冲击 速度测量装置水平架设或用三脚架架设于斜面的高端前方，信号接收天线的测速区域对准 待冲击的物体，信号接收天线的主波瓣窄、增益高，主副瓣抑制比好，有效避免周围物体的 干扰。对测量数据进行存储、分析、自动生成原始记录，以及时间与速度的运动轨迹图。该装 置可以对其他直线运动物体冲击、碰撞时的速度进行测量。
[0012]通常情况下，正弦信号模数转换后，通过FFT变换得出速度值，在此过程中将产生 速度误差，若采样率为96kHz，采样点数为1024,那么产生的正负偏置误差应为:96000/1024 =93 · 75Hz，若采用 35 · 1GHz 雷达的话，速度误差为 93 · 75/65 · 050=1 · 4412km/h=0 · 4003m/s，显 然满足不了最大允许误差±0.005m/s的要求，若想减小误差，可通过增加采用点数，然而增 加采用点数将大大增加计算时间，导致实时性比较差，这样显然不合理，另一种办法是减少 采样率，然而奈奎斯特采样定理这样规定，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频 率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号才能完 整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5~10倍。 因此降低采样率也不是非常合理的办法。为提高测量准确度，我们采用如下处理：
[0013] 1、采用主频高达150MHz的脉宽捕获模块(eCAP)进行采集，可以大大提高频率捕捉 精度，降低采集误差，从而实现高精度速度测量。2、将常数多次代换改为单次代换，如将速
(c 一电磁波的传播速度， 0.2997924586111/8山一单位转换因子，10-3/3.6)改成了
：在不影响实时性的 前提下，我们采取了 4次均方根的方式计算速度均值，
，因为硬件为半分频，则
[0014]
，从而降低计算 误差。
[0015] 3、本装置数值经软件计算至小数点后4位，显示小数点后3位，通过软件使其最小 增量为〇 · 〇〇5m/s。方法为：如2 · 00ΑΒ，当AB < 25时，A=0;当25<AB<75时，A=5;当AB 2 75时，A =0,且向左进一位。可以保障分辨率为0.005m/s。
【主权项】
1. 一种冲击速度测量装置，它包括信号接收天线、频谱处理模块和信号处理模块，所述 信号处理模块包括依次信号连接的正交混频器、放大电路、自动增益控制电路和A/D转换 器，其特征是所述信号接收天线为35dB的高增益接收天线，所述放大电路和自动增益控制 电路之间依次信号连接有滤波电路和整形电路，所述整形电路输出端连接有主频为150MHz 的脉宽捕获模块。
【专利摘要】本实用新型公开了一种冲击速度测量装置，它包括信号接收天线、频谱处理模块和信号处理模块，所述信号处理模块包括依次信号连接的正交混频器、放大电路、自动增益控制电路和A/D转换器，所述信号接收天线为35dB的高增益接收天线，所述放大电路和自动增益控制电路之间依次信号连接有滤波电路和整形电路，所述整形电路输出端连接有主频为150MHz的脉宽捕获模块。本实用新型的有益效果是冲击速度测量装置采用高增益的接收天线和脉宽捕捉的方式精确求得（0.5-10）m/s的测量范围，采用主频高达150MHz的脉宽捕获模块（eCAP）进行采集，可以大大提高频率捕捉精度，降低采集误差。
【IPC分类】G01P15/00
【公开号】CN205210111
【申请号】CN201521027020
【发明人】王强, 陈镇, 金美峰, 黄利君, 贺德溪, 宋淮北, 李鸣
【申请人】安徽省计量科学研究院, 安徽蓝盾光电子股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月9日