CN104698217B

CN104698217B - 非接触式微分差相关瞬时速度传感方法

Info

Publication number: CN104698217B
Application number: CN201510157974.5A
Authority: CN
Inventors: 曾祥楷; 朱志雄; 陈阳
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: CN104698217A

Abstract

本发明公开了一种非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，该方法是将被测体的随机分布图像通过光学成像系统成像到象限光电传感器上，象限光电传感器输出的多路信号经模数（A/D）转换与数据采集后，用微分差相关法计算得到速度特征延时量，再用速度特征延时量和速度计算法计算得到被测体的转速或线速度。本方法无需任何光标记和不需安装任何测量基准，具有非接触性、抗干扰性强、误差源少、精度高、成本低、装置紧凑和便于携带等特性，可远距离实时测量运动气态液态及固态物的转速或线速度及其方向，也可用于加速度和位移量的测量。

Description

非接触式微分差相关瞬时速度传感方法

技术领域

本发明涉及机械量、几何量及流体物理量测量，具体涉及一种非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，属于速度检测技术领域。

背景技术

线速度和转速等参量是确定气液固态物或其系统的运动特性或工作状态的重要参数。通过测量速度参量，可了解和判断这些物质的运动状态和性能，能监测自然灾害或灾难事故，可提高控制机械或其系统运动的准确性，提取故障信息以用于系统的故障诊断等。因此，速度测量是检测技术的重要组成部分，在运动机械及其系统、气体及流体的监测或故障诊断中有很广泛的应用。

目前，应用较广、精度较高、可用于瞬时旋转速度的传感方法主要是基于如光栅、磁栅、时栅和角数字编码盘等角位移传感器的转速测量方法。这类方法需在被测体上安装高精度的栅式分度盘，并在分度盘附近安装信号拾取装置，其装置笨重、复杂、不便于安装，难以同时用于气液固态物线速度和转速的非接触式测量。而适于非接触式测量速度的方法主要有激光多普勒法（LDV）、粒子图像测速法（PIV）、空间滤波测速法（SFV）等。LDV法是利用运动粒子散射激光时产生的多普勒效应，根据激光多普勒频移量确定粒子的运动线速度。其优点是精度高、线性度好、动态响应快、无需校正等，其缺点主要是系统复杂，对转速的灵敏度低，在测量气液态物时需要大小合适的示踪粒子。PIV法是在流场中散布示踪粒子，用脉冲激光入射到所测流场，连续两次或多次记录示踪粒子的图像，再用光学杨氏条纹法或自相关法或互相关法等获得速度信息。PIV法可进行全息成像或层析摄影，能重建速度场分布和用于二维及三维速度测试，精度较高；其不足是难以测量瞬时速度，需考虑示踪粒子的图像特性，其系统和数据处理较复杂，成本高。SFV法是将被测体的随机分布图像通过周期性排列的狭缝进行空间滤波，再光电转换为准正弦性的电信号，获取该电信号的中心频率，由该中心频率计算出被测体的线速度。该方法具有装置简单、成本低、计算量小的特点，但目前主要用于测量线速度而很少用于遥测转速。其原因是其中心频率只与线速度有关，用于转速测试时需确定旋转半径，但在气态液态流场或固体物遥测中旋转半径是波动的且难以精确测量，同时其信号频率不含旋转方向信息。此外，SFV法的输出信号具有一定的随机性，其中心频率难以准确测定，从而影响测量精度。

非接触式测速法具有众多优点，如不扰动被测物，便于使用，极大地得到了人们的青睐。但上述速度测试法的共同不足是：测试系统或其光学成像系统较复杂，不便于携带；气体液体流场中示踪粒子运动的随机波动或固体物质的随机分布图像都会引起输出信号或图像的随机性扰动，影响测量精度，对涡旋速度或转速的测量精度和效率都比较低；若为提高测量精度，常采用激光光源、高速或高灵敏度的摄像装置，系统成本很高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种系统简单、成本低、使用方便、可非接触或远距离地检测瞬时线速度和旋转速度的非接触式微分差相关瞬时速度传感方法。本方法无需在被测体上安装任何基准分度盘和光标记，不改变被测体的任何结构和特性，可用于固态气态液态等物质的线速度、旋转速度或涡旋流速的测量。在该方法中，被测体表面越不均匀越有利于测量，用于转速检测时被测体的轴向及径向晃动、安装偏心和对准误差等均不影响测量结果，抗干扰能力和环境适应性极强。

为实现本发明目的，采用了以下技术方案：

非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，步骤如下，

1）让光源照射在被测体上使被测体产生随机分布图像，该随机分布图像经过光学成像系统成像到象限光电传感器上；

2）象限光电传感器输出的信号经A/D转换与数据采集后，用微分差相关计算得到速度特征延时量；

3）利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算出被测体的速度，速度的符号确定被测体的运动方向。

所述被测体可以是平移运动的固体、液体或气体，此时所述象限光电传感器为由两个相同的光电探测器相距一定距离P并行排列而构成的二象限光电传感器；该二象限光电传感器的两光电探测器分别输出一路信号，两路信号组成一对信号；该对信号经所述A/D转换与数据采集后得到一对采样数据序列，该对采样数据序列包含两组采样数据序列。

所述被测体也可以是固态、液态或气态的旋转物体或涡旋流场，此时所述象限光电传感器是由两个相同的二象限光电传感器相距一定距离L分布排列而构成的四象限光电传感器；所述二象限光电传感器由两个相同的光电探测器相距一定距离P并行排列而构成；所述分布排列是指两个二象限光电传感器相距一定间距L而首尾对齐平行排列或者首尾错开一定距离平行排列；每个二象限光电传感器的两光电探测器分别输出一路信号，两路信号组成一对信号；四象限光电传感器共输出两对信号；该两对信号经所述A/D转换与数据采集后得到两对采样数据序列，每对采样数据序列包含两组采样数据序列。

第2）步中用微分差相关计算得到速度特征延时量的步骤如下：

2.1）将一对采样数据序列中的两组采样数据序列分别进行数值微分得到两组数值微分值；所述数值微分是指依序将每组采样数据序列中相邻的两个数据进行相减运算而形成一组新的数据序列；

2.2）将其中一组数值微分值延时或超前平移一个时间量，再将平移过的一组数值微分值和未平移的一组数值微分值分别依序对应相减，每个相减的差取绝对值，所有绝对值求累加和，得到一个相关计算值；

2.3）改变平移时间量，重复步骤2.2），如此多次改变平移时间量，即可得到在不同平移时间量下的多个相关计算值；

2.4）在所有相关计算值中搜索出最小相关计算值和其对应的时间平移量，该最小相关计算值对应的时间平移量除以数据采样的时间间隔即得速度特征延时量。

当被测体是平移运动的固体、液体或气体时，第3）步中利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算被测体速度的公式为v=P/(mT ₀)，式中P为二象限光电传感器中两个光电探测器之间的距离，T ₀为二象限光电传感器输出信号的采样周期，m是二象限光电传感器的速度特征延时量；v值的大小表示了被测体的线速度大小，v值符号代表了被测体的线位移方向。

当被测体是固态、液态或气态的旋转物体或涡旋流场时，第3）步中利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算被测体速度的公式为ω=(1/m ₁ -1/m ₂)P/(LT ₀)，式中m ₁、m ₂分别为两个二象限光电传感器的速度特征延时量，P为二象限光电传感器中两个光电探测器之间的距离，L为两个二象限光电传感器之间的间距，T ₀为两个二象限光电传感器输出信号的采样周期；ω值表示了被测体的转速大小，ω值符号代表了被测体的旋转方向。

与现有方法相比，本发明具有如下有益效果：

1）无需在被测体上安装任何测量基准分度盘或标记，不改变被测体的结构和功能特性，可遥测和非接触式测量被测体的转速或线速度，也可用于角或线位移、角或线加速度的测量，抗干扰性和对环境的适应能力强。

2）本方法是用偶数个光电探测器组成象限光电传感器，根据象限光电传感器输出信号之间的时延关系来测量速度。当测量线速度时，至少用两个光电探测器组成二象限光电传感器。当测量转速时，至少用四个光电探测器组成四象限光电传感器，此时被测体的偏心、轴向及径向晃动、光学成像系统的误差等不影响测量结果，被测体反射或透射的分布图像的随机性越强，越有利于测量。

3）本方法可用于旋转机械、涡旋气态和液态流体、粉尘等的绝对角速度测量，也可用于固液及气态物的线速度测量，解决了现有方法难以同时测量气态和液态的线速度和涡旋速的难题。

附图说明

图1-本发明光电信息流图。

图2、3、4分别是本发明四象限光电传感器的不同结构图。

图5、6、7、8分别是本发明二象限光电传感器的不同结构图。

图中，单向虚线箭头代表光线及其传输方向，单向实线箭头代表电信号及其流向。

具体实施方式

本发明非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，步骤如下，

1）让光源（自然光或人造光源）照射在被测体上使被测体产生随机分布图像，该随机分布图像经过光学成像系统成像到象限光电传感器上；所述随机分布图像是指被测体表面反射的随机分布图像，或是被测体透射的随机分布图像。

3）利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算被测体的速度参量（转速或线速度），由转速或线速度的符号确定被测体的运动方向；也可由转速或线速度再计算出角加速度或线加速度。

如果被测体是平移运动的固体、液体或气体，此时所述象限光电传感器是由两个相同的光电探测器相距一定距离P并行排列而构成的二象限光电传感器；该二象限光电传感器的两光电探测器分别输出一路信号，两路信号组成一对信号；该对信号经所述A/D转换与数据采集后得到一对采样数据序列，该对采样数据序列包含两组采样数据序列。

如果被测体是固态、液态或气态的旋转物体或涡旋流场，此时所述象限光电传感器是由两个相同的二象限光电传感器相距一定距离L分布排列而构成的四象限光电传感器；所述二象限光电传感器由两个相同的光电探测器相距一定距离P并行排列而构成；所述分布排列是指两个二象限光电传感器相距一定间距L而首尾对齐平行排列或者首尾错开一定距离平行排列；每个二象限光电传感器的两光电探测器分别输出一路信号，两路信号组成一对信号；四象限光电传感器共输出两对信号；该两对信号经所述A/D转换与数据采集后得到两对采样数据序列，每对采样数据序列包含两组采样数据序列。

所述A/D转换与数据采集是指对所述象限光电传感器输出的多路信号进行并行(同步)或分时(异步)的采样、A/D转换和数据采集而得到多组数据序列,或者对多路信号先经信号预处理后再进行同步或异步的采样、A/D转换和数据采集而得到多组采样数据序列。所述信号预处理是指对象限光电传感器输出的多路信号分别进行放大。

本方法第2）步中用微分差相关计算得到速度特征延时量的步骤如下：

2.1）将一对采样数据序列中的两组采样数据序列分别进行数值微分得到两组数值微分值；所述数值微分是指依序将每组采样数据序列中相邻的两个数据进行相减运算而形成一组新的数据序列；所述相减运算是指将每组采样数据序列中的前一个数据值减去后一个数据值或者后一个数据值减去前一个数据值；

2.3）改变平移时间量，重复步骤2.2），如此多次改变平移时间量，即可得到在不同平移时间量下的多个相关计算值；其改变平移时间量的次数小于一组数值微分值序列长度的2倍。

2.4）在所有相关计算值中搜索出最小相关计算值和其对应的时间平移量，该最小相关计算值对应的时间平移量除以数据采样的时间间隔即得速度特征延时量m。

因此每个二象限光电传感器输出的两路信号经所述A/D转换与数据采集后，再用所述微分差相关计算得到一个速度特征延时量m。所述四象限光电传感器输出的四路信号经所述A/D转换与数据采集后，再用所述微分差相关计算得到两个速度特征延时量m ₁、m ₂。

当被测体是平移运动的固体、液体或气体时，第3）步中利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算被测体速度的公式为v=P/(mT ₀)，式中P为二象限光电传感器中两个光电探测器之间的距离，T ₀为二象限光电传感器输出信号的采样周期，m是二象限光电传感器的速度特征延时量；v值的大小表示了被测体的线速度大小，v值符号代表了被测体的线位移方向（正负所代表的方向相反）。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明实施例主要包括固态物或流体物的转速和线速度两方面的测量，涉及机械转轴及液态流体物的转速和线速度的测量，其他被测体（气液态流体、粉尘等）的线速度和蜗旋速的测试方法与之相同，只是被测对象及所用到的象限光电传感器的象限数不同而已。

实施例一：参见图1、图2，本发明非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，当用于旋转物体的转速测量时，具体步骤为：

（1）用有一定强度的自然光源或人造光源照射被测旋转体1，被测旋转体1的端面反射产生随机分布图像，反射图像经过光学成像系统2成像到四象限光电传感器3上。

（2）所述四象限光电传感器3是由结构相同或近似的四个矩形光电探测器（PD1、PD2、PD3和PD4）分布在矩形的四个角上而构成的，如图2所示。相邻两个角上的两个光电探测器（PD1与PD2）构成一个二象限光电传感器，另两个角上的光电探测器（PD3与PD4）构成另一个二象限光电传感器；PD1与PD2、PD3与PD4的距离均为P，两个二象限光电传感器相距L且平行排列构成所述四象限光电传感器，每个光电探测器的长宽之比约为1.5~20。

（3）四象限光电传感器3中的两个二象限光电传感器输出两对信号S₁(t)与S₂(t)、S₃(t)与S₄(t)；这两对信号在数据采集系统4中经前置放大、并行采样及并行A/D转换、数据采集后，得到两对数据序列S₁(n)与S₂(n)、S₃(n)与S₄(n)，每对数据序列包含两组数据序列；该两对数据序列传输到数据处理系统5。

（4）数据处理系统5分别对该两对数据序列进行微分差相关计算而得到两个速度特征延时量m ₁和m ₂。所述微分差相关计算是指将一对数据序列中的两组数据序列分别进行数值微分得到两组数值微分值，将其中一组数值微分值延时或超前平移一个时间量，再将平移后的一组数值微分值与未平移的一组数值微分值依序进行相减、取绝对值及求累加和计算而得到一个相关计算值；改变平移的时间量并将平移过和未平移过的数值微分值进行相减、取绝对值及求累加和计算，如此多次重复操作而得到在不同平移时间量下的一组相关计算值；在该组相关计算值中搜索出最小相关值所对应的时间平移量，将该时间平移量除以数据采样的时间间隔即得所述速度特征延时量。也就是说，一个二象限光电传感器输出的两路信号S₁(t)和S₂(t)经所述A/D转换与数据采集后，再用所述微分差相关计算可得到一个速度特征延时量m ₁；另一个二象限光电传感器输出的两路信号S₃(t)和S₄(t)经所述A/D转换与数据采集后，再用所述微分差相关计算也可得到一个速度特征延时量m ₂。所述数值微分是指依序将一组数据序列中的相邻两个数据进行相减运算而形成一组新的数据序列；所述相减运算是指将一组数据序列中的前一个数据值减去后一个数据值，或者是后一个数据值减去前一个数据值。

（5）数据处理系统5用速度计算法计算被测旋转体的转速，并确定旋转方向。所述速度计算法是用四象限光电传感器的结构参数和两个速度特征延时量计算出旋转速度ω，即ω=(1/m ₁ -1/m ₂)P/(LT ₀)，式中m ₁、m ₂分别为两个二象限光电传感器的速度特征延时量，P为二象限光电传感器中两个光电探测器之间的距离，L为组成四象限光电传感器的两个二象限光电传感器之间的间距，T ₀为两个二象限光电传感器输出信号的采样周期；ω值的大小表示了被测旋转体转速的大小，ω值的符号代表了被测旋转体的旋转方向，即ω为正值时的旋转方向与ω为负值时的方向是相反的。

实施例二：参见图1、图3，本发明非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，具体步骤为：（1）实施例二步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例一中的（2）不同的是：所述四象限光电传感器3是由四个相同或近似的圆形光电探测器（PD1、PD2、PD3和PD4）分布在矩形的四个角上而构成的，要求每个圆形光电探测器的半径r与距离P、L的关系为P/r≥2、L/r≥2，优化值为P/r=2、L/r=2，其它相同；（3）与实施例一中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例三：参见图1、图4，本发明非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，具体步骤为：（1）实施例三的步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例一中的（2）不同的是：所述四象限光电传感器3是由四个相同或近似的1/4圆形光电探测器（PD1、PD2、PD3和PD4）分布在矩形的四个角上而构成的，其它相同；（3）与实施例一中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例四：（1）实施例四步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例一中的（2）相同；（3）与实施例一中的（3）不同的是：四象限光电传感器3输出的两对信号S₁(t)和S₂(t)、S₃(t)和S₄(t)在数据采集系统4中直接经并行采样及并行A/D转换、数据采集而得到两对数据序列S₁(n)和S₁(n)、S₃(n)和S₄(n)，其它相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例五：（1）实施例五步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例二中的（2）相同；（3）与实施例四中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例六：（1）实施例六步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例三中的（2）相同；（3）与实施例四中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例七：（1）实施例七步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例一中的（2）相同；（3）与实施例一、实施例四中的（3）不同的是：四象限光电传感器3输出的两对信号S₁(t)和S₂(t)、S₃(t)和S₄(t)在数据采集系统4中经前置放大、分时（异步）采样、分时A/D转换和数据采集而得到两对数据序列S₁(n)和S₂(n)、S₃(n)和S₄(n)，然后被传输到数据处理系统5，其它相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例八：（1）实施例八步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例二中的（2）相同；（3）与实施例七中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例九：（1）实施例九步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例三中的（2）相同；（3）与实施例七中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例十：（1）实施例十步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例一中的（2）相同；（3）与实施例一、实施例四、实施例七中的（3）不同的是：四象限光电传感器3输出的两对信号S₁(t)和S₂(t)、S₃(t)和S₄(t)在数据采集系统4中直接经分时采样、分时A/D转换和数据采集而得到两对数据序列S₁(n)和S₂(n)、S₃(n)和S₄(n)，然后被传输到数据处理系统5，其它相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例十一：（1）实施例十一步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例二中的（2）相同；（3）与实施例十中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例十二：（1）实施例十二步骤（1）与实施例一中的（1）相同；（2）与实施例三中的（2）相同；（3）与实施例十中的（3）相同；（4）与实施例一中的（4）相同；（5）与实施例一中的（5）相同。

实施例十三：参见图1与图5、图6、图7或图8，本发明非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，当用于运动物体的线速度测量时，具体步骤为：

（1）用有一定强度的自然光源或人造光源照射到有线位移的被测体1，被测体1的端面反射或透射产生随机分布图像，该随机分布图像经过光学成像系统2成像到二象限光电传感器3上。

（2）与实施例一中（2）不同的是：所述二象限光电传感器3是由两个相同或近似的矩形光电探测器PD1和PD2相距一定距离P并排而构成，如图5所示，其中矩形光电探测器的长宽之比约为1~20。所述二象限光电传感器3也可以是由两个相同的圆形（如图6所示）或椭圆形（如图7所示）光电探测器PD1及PD2相距一定距离P并排而构成，其间距P与单个圆形光电探测器的半径r或与椭圆形光电探测器的短轴r之比P/r约为2~30。所述二象限光电传感器3还可以是由两个相同或近似的半圆形光电探测器PD1和PD2相距一定距离P并排而构成，如图8所示，其间距P与半圆形光电探测器的半径r之比约为0~10。

（3）与实施例一中的（3）不同的是：二象限光电传感器3中的两个光电探测器PD1和PD2分别输出信号S₁(t)和S₂(t)；S₁(t)和S₂(t)在数据采集系统4中经过前置放大、并行（同步）或分时（异步）的采样及A/D转换、数据采集而得到两组数据序列S₁(n)和S₂(n)，或者S₁(t)和S₂(t)在数据采集系统4中直接经过同步或异步的采样及A/D转换、数据采集而得到数据序列S₁(n)和S₂(n)；然后将该两组数据序列传输到数据处理系统5。

（4）与实施例一中的（4）不同的是：数据处理系统5对一对数据序列S₁(n)和S₂(n)进行微分差相关计算而得到二象限光电传感器3的速度特征延时量m。

（5）与实施例一中的（5）不同的是：数据处理系统5用速度计算法计算被测体的线速度及其运动方向。所述速度计算法是指用二象限光电传感器的速度特征延时量m和其中两个光电探测器之间的距离P计算得到线速度v，具体计算式是：v=P/(mT ₀)，式中T ₀为二象限光电传感器中光电探测器输出信号的采样周期；v为正值时的线速度方向与v为负值时的线速度方向是相反的。

本发明非接触式微分差相关瞬时速度传感方法是利用二象限光电传感器中两个光电探测器的输出信号具有超前或时延关系的特征，并用微分差相关计算来获取该超前或时延的时间特征量（该时间特征量是由线速度决定的，故也称为速度特征时延量），由一个二象限光电传感器或两个二象限光电传感器（即四象限光电传感器）实现线速度或转速的大小及方向的测量。本方法是非接触式或遥测式传感法，可同时用于被测体的转速和线速度的测量，无需在被测体上安装任何基准分度盘或光标记，不改变被测体的结构和特性，可实现瞬时纯转速和线速度的遥测，对传感器输出信号的波动不敏感，环境适应能力强。本方法既可用于固态物体的转速和线速度的远距离测量，也可用于液态和气态物质涡旋场的线速度和涡旋速度的遥测。

最后说明的是，在以上实施例中，（1）仅列举了用二象限和四象限这两种象限光电传感器来测量线速度和转速的实施例，实际上用四象限及以上象限的象限光电传感器（如六象限、八象限、十象限、……等象限光电传感器）中的任意一对或两对光电探测器的速度特征延时量均可遥测线速度或转速的大小及方向；（2）仅列举了用矩形、圆形、半圆形、1/4圆形、椭圆这五种形状的光电探测器来组成各种象限光电传感器的实施例，实际上也可用其它多种形状（如三角形、多边形、扇形或弧形等）的光电探测器来构成象限光电传感器。即是说上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，其特征在于：步骤如下，

2）象限光电传感器输出的信号经A/D转换与数据采集后得到按对构成的采样数据序列，每对采样数据序列包含两组采样数据序列，然后用微分差相关计算得到速度特征延时量；

3）利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算出被测体的速度，速度的符号确定被测体的运动方向；

2.根据权利要求1所述的非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，其特征在于：所述被测体是平移运动的固体、液体或气体，所述象限光电传感器为由两个相同的光电探测器相距一定距离P并行排列而构成的二象限光电传感器；该二象限光电传感器的两光电探测器分别输出一路信号，两路信号组成一对信号；该对信号经所述A/D转换与数据采集后得到一对采样数据序列，该对采样数据序列包含两组采样数据序列。

3.根据权利要求1所述的非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，其特征在于：所述被测体是固态、液态或气态的旋转物体或涡旋流场，所述象限光电传感器是由两个相同的二象限光电传感器相距一定距离L分布排列而构成的四象限光电传感器；所述二象限光电传感器由两个相同的光电探测器相距一定距离P并行排列而构成；所述分布排列是指两个二象限光电传感器相距一定间距L而首尾对齐平行排列或者首尾错开一定距离平行排列；每个二象限光电传感器的两光电探测器分别输出一路信号，两路信号组成一对信号；四象限光电传感器共输出两对信号；该两对信号经所述A/D转换与数据采集后得到两对采样数据序列，每对采样数据序列包含两组采样数据序列。

4.根据权利要求2所述的非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，其特征在于：第3）步中利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算被测体速度的公式为v=P/(mT ₀)，式中P为二象限光电传感器中两个光电探测器之间的距离，T ₀为二象限光电传感器输出信号的采样周期，m是二象限光电传感器的速度特征延时量；v值的大小表示了被测体的线速度大小，v值符号代表了被测体的线位移方向。

5.根据权利要求3所述的非接触式微分差相关瞬时速度传感方法，其特征在于：第3）步中利用所得到的速度特征延时量和速度计算法计算被测体速度的公式为ω=(1/m ₁ -1/m ₂)P/(LT ₀)，式中m ₁、m ₂分别为两个二象限光电传感器的速度特征延时量，P为二象限光电传感器中两个光电探测器之间的距离，L为两个二象限光电传感器之间的间距，T ₀为两个二象限光电传感器输出信号的采样周期；ω值表示了被测体的转速大小，ω值符号代表了被测体的旋转方向。