一种高精度网格光幕测速装置的制作方法

本发明属于超高速飞行器测控技术领域，具体涉及一种高精度网格光幕测速装置。

背景技术：

目前，一般采用片光光电测速的方法，用来测量运动物体的速度。这种方法利用物体对光进行遮挡，通过识别光信号变化，将其转换为电信号。该方法可以实现对一定大小的物体的运动速度进行识别，一旦探测目标偏离预定的垂直片光的运动轨迹，片光探测到的目标通过时间内目标运动距离无法确定，造成较大的测速测量误差。再者，探测目标较小(如亚厘米级)，片光易发生衍射，绕过目标，光电转换装置则不能够实现对目标的准确探测，造成测速失败或测速结果精度降低。在高速、超高速运动状态下的小目标(亚厘米量级)速度探测过程中，光电探测失败率提高，这在对可靠性要求较高的科研试验领域是一个亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高精度网格光幕测速装置，实现在高速、超高速运动状态下的小目标(亚厘米量级)速度探测。

本发明是这样实现的：

一种高精度网格光幕测速装置，包括网格光幕探测部件、光电转换处理部件和上位机；网格光幕探测部件与光电转换处理部件连接；光电转换处理部件与上位机连接；网格光幕探测部件测量目标的穿越时间和位置，将测量数据发送给光电转换处理部件；光电转换处理部件接收网格光幕探测部件发送的数据，将数据进行光电转换，并对数据进行处理，将处理后的数据发送给上位机；上位机接收光电转换处理部件发送的数据，对数据进行显示和存储。

所述的网格光幕探测部件包括两组正交光纤、两个光学透镜、一个光纤及光学透镜固定结构和两个外置激光光源；两组光纤呈正交设置，两个光学透镜也呈正交设置，分别安装在光纤及光学透镜固定结构的相应卡槽中；调节两个激光光源使正交光幕位于同一平面，形成单站网格光幕。

如上所述的网格光幕探测部件为两站或两站以上；将两站或两站以上的网格光幕探测部件光幕调节至平行，实现对穿过光幕的目标穿越时间和位置的测量。

如上所述的光纤及光学透镜固定结构整体为上下开口的中空的方形框结构，在方形框结构的上端面两条相交的边正交设置有两个光纤固定槽，在另外两条相交的边正交设置有两个光学透镜安装槽；在方形框结构上端面的四个角设置有四个多光幕拓展安装孔。

如上所述的光纤固定槽整体为长方形槽，在底面上设置有光纤槽，用于放置光纤；沿光纤槽向方形框结构内壁方向开设有光纤固定槽狭缝，用于保护光纤并透光；在光纤固定槽中，光纤槽上方的空间为光纤压板安装位，用于安装光纤压板从而固定光纤。

如上所述的光学透镜安装槽整体为“L”形槽，在“L”形的横边上设置有光学透镜安装位，用于放置光学透镜；沿光学透镜安装位向方形框结构内壁方向开设有光学透镜安装槽狭缝，光纤透过光学透镜安装槽狭缝形成片光，防止杂光的干扰，使得光纤传导的信号更容易准确识别；在光学透镜安装槽的“L”形竖边上的空间为透镜压板安装位，用于安装透镜压板从而固定光学透镜。

如上所述的光电转换处理部件包含与光纤数目相对应的光电转换接口，内部配置控制及数据处理电路、电源模块、数据传输接口，供电和通信传输线缆；光电转换接口与网格光幕探测部件的光纤相连，实现对光幕变化情况的搜集和光电转换功能，控制及数据处理电路则实现对装置功能运行控制和数据处理，供电线缆与供电模块实现对整套装置的供电功能，通信线缆则连接光电转换处理部件的数据传输接口与上位机，实现与上位机的通信。

如上所述的上位机采用PC机实现，用于完成数据的可视化显示和存储。

本发明的有益效果是：

本发明能够实现处于非预定工况、高速或超高速运动状态下的小目标(亚厘米量级)运动速度的高精度测量，测速精度为3‰，较传统片光式光电测速精度(为5‰)提高了2‰。

本发明还可拓展实现目标飞行轨迹、姿态的测量。本实用新型将光纤和光学透镜固定结构进行了一体化设计，降低了机械结构配合公差对测速精度的影响，使结构更稳固可靠，方便光路调节。

附图说明

图1是本发明的一种高精度网格光幕测速装置的光纤及光学透镜固定结构示意图；

图2是本发明的一种高精度网格光幕测速装置的光纤固定槽的结构示意图；

图3是图2的A向剖视图；

图4是本发明的一种高精度网格光幕测速装置的光学透镜安装槽的结构示意图；

图5是图4的B向剖视图。

其中：1.光纤固定槽，2.光学透镜安装槽，3.多光幕拓展安装孔，4.光纤固定槽狭缝，5.光纤槽，6.光纤压板安装位，7.光学透镜安装位，8.光学透镜安装槽狭缝，9.透镜压板安装位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

一种高精度网格光幕测速装置，包括网格光幕探测部件、光电转换处理部件和上位机。网格光幕探测部件与光电转换处理部件连接。光电转换处理部件与上位机连接。网格光幕探测部件测量目标的穿越时间和位置，将测量数据发送给光电转换处理部件。光电转换处理部件接收网格光幕探测部件发送的数据，将数据进行光电转换，并对数据进行处理，将处理后的数据发送给上位机。上位机接收光电转换处理部件发送的数据，对数据进行显示和存储。

网格光幕探测部件包括两组正交光纤、两个光学透镜、一个光纤及光学透镜固定结构和两个外置激光光源。两组光纤呈正交设置，两个光学透镜也呈正交设置，分别安装在光纤及光学透镜固定结构的相应卡槽中。调节两个激光光源使正交光幕位于同一平面，即形成单站网格光幕。将两站(或两站以上)的网格光幕探测部件光幕调节至平行，可以实现对穿过光幕的目标穿越时间和位置的测量。

如图1所示，所述光纤及光学透镜固定结构整体为上下开口的中空的方形框结构，在方形框结构的上端面两条相交的边正交设置有两个光纤固定槽1，在另外两条相交的边正交设置有两个光学透镜安装槽2。在方形框结构上端面的四个角设置有四个多光幕拓展安装孔3。

如图2和图3所示，光纤固定槽1整体为长方形槽，在底面上设置有光纤槽5，用于放置光纤。沿光纤槽5向方形框结构内壁方向开设有光纤固定槽狭缝4，用于保护光纤并透光。在光纤固定槽1中，光纤槽5上方的空间为光纤压板安装位6，用于安装光纤压板从而固定光纤。

如图4和图5所示，光学透镜安装槽2整体为“L”形槽，在“L”形的横边上设置有光学透镜安装位7，用于放置光学透镜。沿光学透镜安装位7向方形框结构内壁方向开设有光学透镜安装槽狭缝8，光纤透过光学透镜安装槽狭缝8形成片光，防止杂光的干扰，使得光纤传导的信号更容易准确识别。在光学透镜安装槽2的“L”形竖边上的空间为透镜压板安装位9，用于安装透镜压板从而固定光学透镜。

光电转换处理部件包含与光纤数目相对应的光电转换接口，内部配置控制及数据处理电路、电源模块、数据传输接口，供电和通信传输线缆。光电转换接口与网格光幕探测部件的光纤相连，实现对光幕变化情况的搜集和光电转换功能，控制及数据处理电路则实现对装置功能运行控制和数据处理，供电线缆与供电模块实现对整套装置的供电功能，通信线缆则连接光电转换处理部件的数据传输接口与上位机，实现与上位机的通信。

上位机采用PC机实现，用于完成数据的可视化显示和存储。

本发明的工作原理如下：

将光纤依次排列在两个正交方向的光纤固定槽1内，光纤尖端不可伸出光纤固定槽狭缝4，用压板安装在压板安装位6，对光纤束进行压固处理。

光学透镜安装在光学透镜安装位7上，凸面向里，用透镜压板安装在透镜压板安装位9处，对光学透镜进行固定。

打开外置激光光源，将光源固定于透镜焦点处，调节两光纤出光光幕，使其在同一平面正交，而后将向光纤固定槽1内灌硅胶固定。

当对两站(或多站)网格光幕探测部件进行连接配合时，采用需要长度的连杆，利用多光幕拓展安装孔3旋紧固定。

所有光纤另一自由端装配有光电转换接头，将其按照序号连接到光电转换处理部件上，将光电转换处理部件电缆连接电源，通信线缆连接光电转换处理部件与上位机。闭合光电转换处理部件电源开关，激光通过透镜在多光幕测试区域形成光幕，打开上位机，即可进行数据采集，实现对目标运动情况的测量。

上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。