CN101452008A - 遮光式冰雹速度测定装置及其测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种遮光式冰雹速度测定装置及其测速方法，属于电子测速领域。其结构包括：发光二极管、光敏二极管、光电转换放大电路、显示模块、通讯接口、微处理器模块、上挡板、下挡板、通光孔和电源模块；该装置的测速过程是：冰雹弹丸经过光栅面时遮断光线，光输入的改变使光电转换放大电路触发计时器记录冰雹弹丸经过光栅面的时间，然后用相邻光栅面之间的距离D′除以冰雹弹丸飞行用去的时间t，得到冰雹速度v。本速度测定装置易于测定直线飞行的小物体的速度，易于系统集成、体积小、重量轻、使用方便、成本低。

Description

遮光式冰雹速度测定装置及其测速方法

技术领域

本发明涉及一种速度测定装置，尤其涉及一种遮光式冰雹速度测定装置及其测速方法，属于电子测速领域。

背景技术

对小物体直线飞行速度的测定方法主要有电探针方法、磁感应方法、X射线方法和激光光束遮断法。这些方法在冰雹的速度测定上还存在空白和缺陷，电探针方法无法测量异型弹丸或非金属弹丸的速度，并且只能一次性使用，每次实验前都要重新组装探针块并用显微镜测量探针间距，准备工作比较繁杂，不利于提高实验工作效率；磁感应方法测量的飞行物体必须是导体材料，否则得不出感应信号，若要用该方法测量非导体物体的飞行速度，则要在被测物中加入导体块；X射线方法比较直观，对X射线吸收强的物体测量精度高，但其装置复杂，且冰雹对X射线吸收很弱，很难清晰成像；激光光束遮断法用分光镜等分束，光路较为复杂，调整与准直较难，且需要用到激光发射器和接收器，成本较高。

发明内容

本发明为解决测定冰雹飞行速度的问题而提出一种遮光式冰雹速度测定装置及其测速方法。

一种遮光式冰雹速度测定装置，其结构包括：发光二极管、光敏二极管、光电转换放大电路、显示模块、通讯接口、微处理器模块、上挡板、下挡板、通光孔和电源模块，其中：在上挡板和下挡板上开有至少两个相对应的通光孔，发光二极管和光敏二极管通过通光孔构成光路传输对，平行排列形成光栅面，光栅面与上挡板和下挡板均垂直，当上挡板与下挡板间距离D、光束间距m、发光二极管到上挡板内壁距离h已知时，通光孔的直径d需满足： $d\≤\frac{h\×m}{D};$ 光敏二极管的输出端连接光电转换放大电路的输入端，光电转换放大电路的输出端连接微处理器模块的输入端，显示模块、通讯接口和电源模块分别连接微处理器模块。

一种基于该遮光式冰雹速度测定装置的测速方法，包括如下步骤：

a.飞行的冰雹弹丸通过光栅面时遮断光线，光输入的改变使光电转换放大电路触发时间计时器；

b.飞行的冰雹弹丸经过第一个光栅面时计时器开始计时，经过以后各个光栅面时均记录时间；

c.微处理器模块运用相邻光栅面之间的距离D′除以冰雹弹丸飞行用去的时间t，得到冰雹速度v，其中：相邻光栅面之间的距离D′＝上挡板与下挡板间距离D。

本发明是一种遮光式冰雹速度测定装置及其测速方法，光源使用发光二极管，该装置体积小、重量轻、使用方便、成本低，通讯接口可以与其他系统集成，其测速方法易于测定直线飞行的小物体的速度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图中标号名称：1、发光二极管，2、光栅面，3、光敏二极管，4、光电转换放大电路，5、显示模块，6、通讯接口，7、冰雹弹丸，8、微处理器模块，9₁、上挡板，9₂、下挡板，10、通光孔，11、电源模块。

图2是光栅面剖面示意图，图中标号名称：1、发光二极管，3、光敏二极管，9₁、上挡板，9₂、下挡板，10、通光孔，m—光束间距，d—通光孔直径，h—发光二极管到上挡板内壁距离，D—上挡板与下挡板间距离。

具体实施方式

结合图1和图2所示，一种遮光式冰雹速度测定装置，其结构包括：发光二极管1、光敏二极管3、光电转换放大电路4、显示模块5、通讯接口6、微处理器模块8、上挡板9₁、下挡板9₂、通光孔10和电源模块11，其中：在上挡板9₁和下挡板9₂上开有至少两个相对应的通光孔10，发光二极管1和光敏二极管3通过通光孔10构成光路传输对，平行排列形成光栅面2，光栅面2与上挡板9₁和下挡板9₂均垂直，光栅面2按一定距离平行放置，光栅面2的数量由试验要求的精度来确定，但至少有两个；当上挡板9₁与下挡板9₂间距离D、光束间距m、发光二极管1到上挡板9₁内壁距离h已知时，通光孔10的直径d需满足： $d\≤\frac{h\×m}{D};$ 光敏二极管3的输出端连接光电转换放大电路4的输入端，光电转换放大电路4的输出端连接微处理器模块8的输入端，显示模块5、通讯接口6和电源模块11分别连接微处理器模块8。

基于该遮光式冰雹速度测定装置的测速方法，包括如下过程：

a.飞行的冰雹弹丸7通过光栅面2时遮断光线，光敏二极管3将光信号转换成电信号，通过光电转换放大电路4对电信号进行放大、逻辑组合，光输入的改变使光电转换放大电路4触发时间计时器；

b.飞行的冰雹弹丸7经过第一个光栅面时计时器开始计时，经过每个光栅面最后形成一个触发信号输入到计时器记录时间；

c.微处理器模块8读取计时器的时间，运用相邻光栅面之间的距离D′除以冰雹弹丸7飞行用去的时间t，得到冰雹速度v，并将冰雹速度v输出到显示模块5和通讯接口6上。其中：相邻光栅面之间的距离D′＝上挡板与下挡板间距离D。

Claims (2)

1、一种遮光式冰雹速度测定装置，其特征在于：包括发光二极管(1)、光敏二极管(3)、光电转换放大电路(4)、显示模块(5)、通讯接口(6)、微处理器模块(8)、上挡板(9₁)、下挡板(9₂)、通光孔(10)和电源模块(11)，其中：在上挡板(9₁)和下挡板(9₂)上开有至少两个相对应的通光孔(10)，发光二极管(1)和光敏二极管(3)通过通光孔(10)构成光路传输对，平行排列形成光栅面(2)，光栅面(2)与上挡板(9₁)和下挡板(9₂)均垂直，当上挡板(9₁)与下挡板(9₂)间距离D、光束间距m、发光二极管(1)到上挡板(9₁)内壁距离h已知时，通光孔(10)的直径d需满足：

光敏二极管(3)的输出端连接光电转换放大电路(4)的输入端，光电转换放大电路(4)的输出端连接微处理器模块(8)的输入端，显示模块(5)、通讯接口(6)和电源模块(11)分别连接微处理器模块(8)。

2、一种基于权利要求1所述的遮光式冰雹速度测定装置的测速方法，其特征在于包括如下步骤：

a.飞行的冰雹弹丸(7)通过光栅面(2)时遮断光线，光输入的改变使光电转换放大电路(4)触发时间计时器；

b.飞行的冰雹弹丸(7)经过第一个光栅面时计时器开始计时，经过以后各个光栅面时均记录时间；

c.微处理器模块(8)运用相邻光栅面之间的距离D′除以冰雹弹丸(7)飞行用去的时间t，得到冰雹速度v，其中：相邻光栅面之间的距离D′＝上挡板(9₁)与下挡板(9₂)间距离D。

Images