CN108594258B - 基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法,所述测速传感器包括有激光束;分光镜,将入射的激光束分为激光束一与激光束二;反光镜,用于接收入射三角反射镜并被其反射的激光束一,并使激光束一反射至棱镜一;光电探测器一,用于接收经棱镜一折射并透射出的激光束一,并测量其入射位置;棱镜二,使激光束二发生折射,并透射出去;光电探测器二,用于接收透射出的激光束二,并测量入射位置。本发明通过多普勒效应:指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化,并通过激光束一在光电探测器一上入射位置的变化,从而计算出被测物体的速度,同时根据光电探测器二接收到激光束二的入射位置对被测物体的速度做出修正。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域,具体涉及一种基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法。
背景技术
近年来,随着半导体激光器与光电探测器的出现,使得激光三角法测量成为可能并且得以广泛应用。激光三角法测量是凭借三角波光学器件和高精度PSD(PositionSensitive Device,位置灵敏(敏感)探测器),在物体进行了小幅速度时,通过光学三角进行放大,水平运行在光电探测器(PSD)上放大距离,从而在小范围内实现高精度的位移或速度测量。多普勒效应是波源和观察者有相对运动时,观察者接收到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象,因此,利用多普勒效应可以进行速度(大小)测量。然而激光器本身发射的激光束在不同时刻可能波长不同,目前市面上的测速传感器在计算速度时,无法判别激光器本身射出的激光束波长是否发生变化,如果激光器发射的激光束本身存在波长变化,那么将导致使得被测物体的速度大小计算出现误差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法。
为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种基于多普勒效应的修正式测速传感器,包括:
可随被测物体同步移动的三角反射镜,包括第一反射面和第二反射面;
激光器,用于发射出激光束;
所述激光束,入射至分光镜;
所述分光镜,将激光束分为激光束一与激光束二;
所述激光束一,入射三角反射镜的所述第一反射面,经第一反射面反射后入射至所述第二反射面;
反光镜,用于接收第二反射面反射的激光束一,并使该激光束一反射至棱镜一;
所述棱镜一,用于使所述反光镜反射的激光束一发生折射,并透射出去;
光电探测器一,用于接收从所述棱镜一中透射出的激光束一,并测量其入射位置;
棱镜二,接收由分光镜反射出的激光束二,使所述激光束二发生折射,并透射出去;
光电探测器二,用于接收从所述棱镜二中透射出的激光束二,并测量其入射位置;
处理系统,用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,计算出被测物体的运行速度。
在进一步的方案中,所述三角反射镜附着在被测物体上,三角反射镜随着被测物体的移动而移动。通过直接将三角反射镜固定在被测物体上,既能达到波源和观察者相对位置发生变动的目的,又实现反射激光随着被测物体的移动而同步运动。
在进一步的方案中,所述三角反射镜的第一反射面与第二反射面的夹角为直角。第一反射面与第二反射面的夹角为直角时,入射至第一反射面的入射光线和从第二反射面出射的光线平行,从而有利于系统中各部件的布置,使整体结构尽可能小型化,也方便于被测物体的速度计算。
在进一步的方案中,所述棱镜一与棱镜二的材质均为光子晶体。光子晶体可以减少光的色散与衰弱。
在进一步的方案中,所述棱镜一包括棱镜面一与棱镜面二,所述经反光镜反射的激光束一射入棱镜一的棱镜面一,并发生折射,发生折射后的激光束一射入棱镜面二时,棱镜面二使得激光束一再次发生折射,并使激光束一从棱镜面二射出。
在另一个方案中,所述棱镜二包括棱镜面三与棱镜面四,所述激光束二射入棱镜二的棱镜面三,并发生折射,发生折射后的激光束二射入棱镜面四时,棱镜面四使得激光束二再次发生折射,并使激光束二从棱镜面四射出。
在进一步的方案中,所述棱镜一与棱镜二的结构一致;和/或,棱镜一与棱镜二关于三角反射镜对称设置。
在进一步的方案中,所述光电探测器一的接收面与经三角反射镜的第二反射面反射的激光束平行;和/或,光电探测器二的接收面与经三角反射镜的第二反射面反射的激光束平行。
另一方面,本发明同时提出位置变化量与运行速度标定方法,步骤如下:
步骤一:在被测物体上设置三角反射镜,使得三角反射镜可与被测物体同步运行;
步骤二:调整激光器、分光镜、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系,使得激光器射出的激光束入射至分光镜,所述分光镜将激光束分为激光束一与激光束二,所述激光束一入射三角反射镜的第一反射面,经第二反射面反射后入射至反光镜,经反光镜反射至棱镜一,经棱镜一透射后被光电探测器一接收,所述激光束二入射至棱镜二,经棱镜二透射后被光电探测器二接收;
步骤三:给定不同大小的速度V1、V2、V3…Vn,记录对应速度下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn,记录对应速度下的光电探测器二的位置变化量Y1、Y2、Y3…Yn,修正后的光电探测器位置变化量为X1-kY1、X2-kY2、X3-kY3…Xn-kYn,α2为入射至光电探测器二的激光束与光电探测器二的接收面的夹角,α1为入射至光电探测器一的激光束与光电探测器一的接收面的夹角,L1为棱镜一出射的激光束入射到光电探测器一的路径长度,L2为棱镜二出射的激光束入射到光电探测器二的路径长度,通过非线性拟合获得原始激光波长下,运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线。
另一方面,本发明还提供一种上述基于多普勒效应的修正式测速传感器的测量方法,包括以下步骤:
在被测物体上设置三角反射镜,使得三角反射镜可与被测物体同步运行;
调整激光器、分光镜、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系,使得激光器射出的激光束入射至分光镜,所述分光镜将激光束分为激光束一与激光束二,所述激光束一入射三角反射镜的第一反射面,经第二反射面反射后入射至反光镜,经反光镜反射至棱镜一,经棱镜一透射后被光电探测器一接收,所述激光束二入射至棱镜二,经棱镜二透射后被光电探测器二接收;
被测物体沿靠近或远离激光器的方向运行,且运行过程中激光器发射的激光束沿同一光路传输至分光镜,而分光镜分射出的激光束一沿同一光路传输至反光镜,且被反光镜反射至棱镜一的同一位置;
根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,通过标定方法获得的公式和/或关系曲线,计算出被测物体的运行速度。
与现有技术相比,使用本发明提供的一种基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法,其有益效果为:本发明通过多普勒效应:指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化,同时根据棱镜对不同波长的激光折射角不同,根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量与光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,通过标定方法获得的公式和/或关系曲线计算被测物体的运行速度,可以有效地修正因为激光器发射的激光束波长变化对测量结果的影响,提高测量效果。本发明测速传感器结构简单,成本低,并且通过对激光器自身发射的激光束的波长是否发生变化进行判别并对运行速度进行修正,测量精度较传统方法有显著提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中提供的一种基于多普勒效应的测速传感器的结构示意图。
图2为本发明实施例中提供的另一种结构的基于多普勒效应的测速传感器的结构示意图。
图中标记说明
激光器1,激光束2,激光束一21,激光束二22,分光镜3,被测物体,4,三角反射镜5,反光镜6,棱镜一7,棱镜二8,光电探测器一9,光电探测器二10,第一反射面51,第二反射面52,棱镜面一71,棱镜面二72,棱镜面三81,棱镜面二82。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本实施例示意性地公开了一种基于多普勒效应的修正式测速传感器,包括激光器1,激光束2,激光束一21,激光束二22,分光镜3,三角反射镜5,反光镜6,棱镜一7,棱镜二8,光电探测器一9,光电探测器二10,其中三角反射镜5,包括第一反射面51和第二反射面52,同时三角反射镜5附着在被测物体4上,所述棱镜一7包括棱镜面一71和棱镜面二72,所述棱镜二8包括棱镜面三81和棱镜面四82。
本新型基于多普勒效应的修正式测速传感器中:
激光器1用于发射出激光束2,激光束2入射至分光镜3,分光镜3使所述激光束2分为激光束一21与激光束二22,所述激光束一21入射三角反射镜5的所述第一反射面51,经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52;反光镜6接收第二反射面52反射的激光束一21后,使得激光束一21发生反射,射入棱镜一7的棱镜面一71,棱镜面一71使得入射的激光束一21发生折射并射入棱镜面二72,棱镜面二72使得激光束一21再次发生折射,并射出,光电探测器一9接收由棱镜面二72射出的激光束一21,并测量其入射位置。同时,所述激光束二22入射至棱镜二8的棱镜面三81,棱镜面三81使得入射的激光束二22发生折射并射入棱镜面四82,棱镜面四82使得激光束二22再次发生折射,并射出,光电探测器二10接收由棱镜面四82射出的激光束二22,并测量其入射位置。
处理系统,根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量及光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,通过标定方法获得的公式和/或关系曲线,计算出被测物体的运行速度。
如图1所示,竖直向下的箭头指示的方向为被测物体与三角反射镜的运行方向,运动后的被测物体与三角反射镜用虚线表示,另外的,光电传感器一9与光电传感器二10均采用PSD(位置敏感探测器),运行前的激光束一21与激光束二22用实线表示,运行后的激光束一21与激光束二22用虚线表示,激光束一21与激光束二22的传输路径如下:
运行前,激光器1发射激光束2,激光束2入射至分光镜3,分光镜3将激光束2分为激光束一21与激光束二22,所述激光束一21入射至三角反射镜5的所述第一反射面51,经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52;反光镜6接收第二反射面52反射的激光束一21,并将激光束一21反射至棱镜7的棱镜面一71,棱镜面一71使得激光束一21发生折射并射入棱镜面二72,棱镜面二72使得激光束一21再次发生折射并射至光电探测器一9,光电探测器一9接收经棱镜面二72折射并射出的激光束一21,并测量其入射位置,此时此处记为第一入射位置。
同时,所述由分光镜分射出的激光束22,入射至棱镜二8的棱镜面三81,棱镜面三81使得激光束二22发生折射并射入棱镜面四82,棱镜面四82使得激光束二22再次发生折射并射至光电探测器二10,光电探测器二10接收经棱镜面四82折射并射出的激光束二22,并测量其入射位置,此时此处记为第二入射位置。
运行后(被测物体沿靠近或远离激光器的方向运行),激光器1发射激光束2,激光束2入射至分光镜3,分光镜3将激光束2分为激光束一21与激光束二22,所述激光束一21入射至三角反射镜5的所述第一反射面51,经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52;反光镜6接收第二反射面52反射的激光束一21,并将激光束一21反射至棱镜7的棱镜面一71,棱镜面一71使得激光束一21发生折射并射入棱镜面二72,棱镜面二72使得激光束一21再次发生折射并射至光电探测器一9,光电探测器一9接收经棱镜面二72折射并射出的激光束一21,并测量其入射位置,此时此处记为第三入射位置。
同时,所述由分光镜3分射出的激光束22,入射至棱镜二8的棱镜面三81,棱镜面三81使得激光束二22发生折射并射入棱镜面四82,棱镜面四82使得激光束二22再次发生折射并射至光电探测器二10,光电探测器二10接收经棱镜面四82折射并射出的激光束二22,并测量其入射位置,此时此处记为第四入射位置。
根据第一入射位置与第三入射位置即可得到光电探测器一上入射光线的位置变化量,同时,通过第二入射位置与第四入射位置即可判别激光器1自身射出的激光束2的波长是否变化,当第二入射位置与第四入射位置有变化,则说明激光器发射的激光束的波长在运动过程中发生变化,在波长变化时通过光电探测器二探测的位置变化量,对光电探测器一探测到的位置变化量进行修正,再通过修正后的位置变化量即可计算得到较为准确的被测物体的运动速度的大小。
多普勒频移公式如下:
观察者和发射源的频率关系为公式1所示:
f’为观察到的频率;
f为发射源于该介质中的原始发射频率;
v为波在该介质中的行进速度;
v0为观察者移动速度,若接近发射源则前方运算符号为+号,反之则为-号;
vs为发射源移动速度,若接近观察者则前方运算符号为-号,反之则为+号。
对于本发明而言,激光发射源静止不动,则多普勒频移公式可以简化为公式2:
由于光学材料折射率与光的波长属于非线性关系,因此基于上述结构的测速传感,本发明提出了一种位置变化量与运动速度标定方法。步骤如下:
步骤一:在被测物体上设置三角反射镜,使得三角反射镜可与被测物体同步运行;
步骤二:调整激光器、分光镜、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系,使得激光器射出的激光束入射至分光镜,所述分光镜将激光束分为激光束一与激光束二,所述激光束一入射三角反射镜的第一反射面,经第二反射面反射后入射至反光镜,经反光镜反射至棱镜一,经棱镜一透射后被光电探测器一接收,所述激光束二入射至棱镜二,经棱镜二透射后被光电探测器二接收;
步骤三:给定不同大小的速度V1、V2、V3…Vn,记录对应速度下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn,记录对应速度下的光电探测器二的位置变化量Y1、Y2、Y3…Yn,修正后的光电探测器位置变化量为X1-kY1、X2-kY2、X3-kY3…Xn-kYn,α2为入射至光电探测器二的激光束与光电探测器二的接收面的夹角,α1为入射至光电探测器一的激光束与光电探测器一的接收面的夹角,L1为棱镜一出射的激光束入射到光电探测器一的路径长度,L2为棱镜二出射的激光束入射到光电探测器二的路径长度,通过非线性拟合获得原始激光波长下,运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线。
上述测速传感器中,由于光电探测器二接收的是激光束二的入射位置,而激光束二与被测物体的运动无关,即激光束二的波长即为激光器发射的激光束的波长,因此,通过光电探测器二接收激光束二,若激光束二的入射位置没有变化(即变化量为零),则可以说明激光器发射的激光束的波长保持不变,若激光束二的入射位置有变化(即变化量不为零),则可以说明激光器发射的激光束的波长发生了变化。
如图2所示,(图中PSD1与棱镜一之间的位于上方的实线为等效线),当激光器发射的激光束发生波长变化时,在运动过程中,相比于激光束波长未变化的运动过程,光电探测器一的入射激光束的入射点发生了偏移,偏移量为图中所示的x11,使得光电探测器一实际探测到的位移变化量(假设为x),既受多普勒效应的激光波长变化所致,也受激光器本身的波长变化所致,因此要消除激光器本身波长变化导致的计算误差。由图2可知, 由于实际过程中β非常小,因此有sin(β)≈β,sin(α1-β)≈sin(α1),sin(α2-β)≈sin(α2),继而上述两个等式可近似为则有/>即对光电探测器一实际探测到的位移变化量x进行修正,修正后的位移量为:/>α2为入射至光电探测器二的激光束与光电探测器二的接收面的夹角,α1为入射至光电探测器一的激光束与光电探测器一的接收面的夹角,L1为棱镜一出射的激光束入射到光电探测器一的路径长度,L2为棱镜二出射的激光束入射到光电探测器二的路径长度。再用修正后的位移量及标定得到的公式或关系曲线即可计算出被测物体的运动速度。
当激光器发射的激光束发生波长变化时,光电探测器一上的入射位置变化量由两个因素决定,即被测物体的运行速度(大小)和激光器发射的激光束的波长,本实施例方案中,通过光电探测器二测得的入射位置变化量即可测得激光束波长变化导致的位置变化,因此,利用光电探测器二测得的数据对光电探测器一测得的位置变化量进行修正,即可消除激光源发射的激光束的波长变化对光电探测器一的数据的影响,进而提高测量的准确度。
作为一种较优的实施方式,所述第一反射面8与第二反射面9的夹角为直角。容易理解的,此处将第一反射面8与第二反射面9的夹角设置为直角是为了便于各部件的布置,尽可能减小整个设备的尺寸,及方便被测物体运动速度的计算,在保证激光束入射至三角反射镜5的所述第一反射面51,经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52,第二反射面52可以将激光反射至反光镜6的情况下,不限制第一反射面51与第二反射面52的夹角度数。
作为一种较优的实施方式,三角反射镜5附着在被测物体4上,三角反射镜随着被测物体的移动而移动。通过直接将三角反射镜5固定在被测物体4上,既能达到波源和观察者相对位置发生变动的目的,又实现反射激光随着被测物体的移动而同步运动。
作为一种较优的实施方式,棱镜面一71与棱镜面二72呈锐角相接。在保障激光束一21入射棱镜一7,棱镜一7使所述激光束一21发生折射,并透射出去后,激光束一21仍然能入射光电探测器一9的情况下,不限制棱镜面一71与棱镜面二72的夹角度数。
作为一种较优的实施方式,所述棱镜面三81与棱镜面82四相接,其夹角为锐角。在保障激光束二22入射棱镜二8,棱镜二8使所述激光束二22发生折射,并透射出去后,激光束二22仍然能入射光电探测器二10的情况下,不限制棱镜面三81与棱镜面四82的夹角度数。
作为一种较优的实施方式,所述棱镜一7与棱镜二8的材质优选为光子晶体。此处采用光子晶体是为了减少光的色散与衰弱,在保证激光束一21仍能入射至光电探测器一9并且激光束二22仍能射至光电探测器二10的情况下,对棱镜一与棱镜二的材质不做限制。
作为一种较优的实施方式,所述棱镜一7与棱镜二8的结构一致,和/或,棱镜一与棱镜二关于三角反射镜对称设置,便于布置。
作为一种较优的实施方式,所述光电探测器一9的接收面与经三角反射镜的第二反射面52反射的激光束平行,光电探测器二10的接收面与经三角反射镜的第二反射面52反射的激光束平行。
作为一种较优的实施方式,反光镜的摆放位置宜满足:第二反射面反射的激光束一呈45°入射至反光镜,反光镜反射的激光束入射至棱镜一;和/或,激光器发射的激光束呈45°入射至分光镜,分光镜反射的激光束入射至棱镜二。这样便于布置,也使得测速传感器的整体结构美观,当然分光镜及棱镜的摆放位置也可以没有特殊限定,如图1所示。
作为一种较优的实施方式,如图2所示,可以用同一个棱镜,同时接收分光镜反射的激光束和反光镜反射的激光束,以此减小整体设备的布局。
上述本实施例中提供的基于多普勒效应的测速传感器,其基于多普勒效应实现,整个测速传感器的结构简单,成本低,且测量精度高。
基于上述基于多普勒效应的修正式测速传感器,其测量方法包括以下步骤:
步骤一:
在被测物体上设置三角反射镜,使得三角反射镜可与被测物体同步运行;
步骤二:
调整激光器、分光镜、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系,使得激光器射出的激光束入射至分光镜,分光镜将激光束分为激光束一与激光束二,激光束一入射至三角反射镜的第一反射面,经第二反射面反射后入射至反光镜,经反光镜反射至棱镜一,经棱镜一透射后被光电探测器一接收;同时,激光束二入射至棱镜二,经棱镜二透射后被光电探测器二接收;
步骤三:
被测物体沿靠近或远离激光器的方向运行,且运行过程中激光器发射的激光束沿同一光路传输至分光镜,而分光镜分射出的激光束一沿同一路径传输至反光镜,且被反光镜反射至棱镜一的同一位置,分光镜分射出的激光束二也沿同一路径传输至棱镜二的同一位置;
步骤四:
根据光电探测器一在运动过程中接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二在运动过程中接收到的激光束二的入射位置的变化量,通过标定方法获得的公式和/或关系曲线,计算出被测物体的运行速度。
由于光电探测二探测的是激光束二的入射位置,而激光束二与被测物体的运动无关,即激光束二的波长即为激光器发射的激光束的波长,因此,通过光电探测器二接收激光束二,若激光束二的入射位置没有变化(即变化量为零),则可以说明激光器发射的激光束的波长保持不变,则不用对光电探测器一测得的位置变化量进行修正,若激光束二的入射位置有变化(即变化量不为零),则可以说明激光器发射的激光束的波长发生了变化。
当被测物体按照标准运动方向(被测物体沿激光源激光的直线方向)运行,激光器发射的激光束发生波长变化时,光电探测器一上的入射位置变化量由两个因素决定,即被测物体的运行速度(大小)和激光器发射的激光束的波长,本实施例方案中,通过光电探测器二测得的入射位置变化量即可测得激光束波长变化导致的位置变化,因此,利用光电探测器二测得的位置变化量对光电探测器一测得的位置变化量进行修正,即可消除激光源发射的激光束的波长变化对光电探测器一的位置变化量的影响,进而提高测量的准确度。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.基于多普勒效应的修正式测速传感器的位置变化量与运动速度标定方法,其特征在于,
所述修正式测速传感器包括:
可随被测物体同步移动的三角反射镜,包括第一反射面和第二反射面;
激光器,用于发射出激光束;
所述激光束,入射至分光镜;
所述分光镜,将激光束分为激光束一与激光束二;
所述激光束一,入射至三角反射镜的所述第一反射面,经第一反射面反射后入射至所述第二反射面;
反光镜,用于接收第二反射面反射的激光束一,并使该激光束一反射至棱镜一;
所述棱镜一,用于使所述反光镜反射的激光束一发生折射,并透射出去;
光电探测器一,用于接收从所述棱镜一中透射出的激光束一,并测量其入射位置;
棱镜二,接收由分光镜反射出的激光束二,使所述激光束二发生折射,并透射出去;
光电探测器二,用于接收从所述棱镜二中透射出的激光束二,并测量其入射位置;
处理系统,用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,计算出被测物体的运行速度;
步骤如下:
步骤一:在被测物体上设置三角反射镜,使得三角反射镜可与被测物体同步运行;
步骤二:调整激光器、分光镜、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系,使得激光器射出的激光束入射至分光镜,所述分光镜将激光束分为激光束一与激光束二,所述激光束一入射三角反射镜的第一反射面,经第二反射面反射后入射至反光镜,经反光镜反射至棱镜一,经棱镜一透射后被光电探测器一接收,所述激光束二入射至棱镜二,经棱镜二透射后被光电探测器二接收;
步骤三:给定不同大小的速度V1、V2、V3…Vn,记录对应速度下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn,记录对应速度下的光电探测器二的位置变化量Y1、Y2、Y3…Yn,修正后的光电探测器位置变化量为X1-kY1、X2-kY2、X3-kY3…Xn-kYn,α2为入射至光电探测器二的激光束与光电探测器二的接收面的夹角,α1为入射至光电探测器一的激光束与光电探测器一的接收面的夹角,L1为棱镜一出射的激光束入射到光电探测器一的路径长度,L2为棱镜二出射的激光束入射到光电探测器二的路径长度,通过非线性拟合获得原始激光波长下,运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线。
2.基于多普勒效应的修正式测速传感器的测量方法,其特征在于,
所述修正式测速传感器包括:
可随被测物体同步移动的三角反射镜,包括第一反射面和第二反射面;
激光器,用于发射出激光束;
所述激光束,入射至分光镜;
所述分光镜,将激光束分为激光束一与激光束二;
所述激光束一,入射至三角反射镜的所述第一反射面,经第一反射面反射后入射至所述第二反射面;
反光镜,用于接收第二反射面反射的激光束一,并使该激光束一反射至棱镜一;
所述棱镜一,用于使所述反光镜反射的激光束一发生折射,并透射出去;
光电探测器一,用于接收从所述棱镜一中透射出的激光束一,并测量其入射位置;
棱镜二,接收由分光镜反射出的激光束二,使所述激光束二发生折射,并透射出去;
光电探测器二,用于接收从所述棱镜二中透射出的激光束二,并测量其入射位置;
处理系统,用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,计算出被测物体的运行速度;
所述方法包括以下步骤:
在被测物体上设置三角反射镜,使得三角反射镜可与被测物体同步运行;
调整激光器、分光镜、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系,使得激光器射出的激光束入射至分光镜,所述分光镜将激光束分为激光束一与激光束二,所述激光束一入射三角反射镜的第一反射面,经第二反射面反射后入射至反光镜,经反光镜反射至棱镜一,经棱镜一透射后被光电探测器一接收,所述激光束二入射至棱镜二,经棱镜二透射后被光电探测器二接收;
被测物体沿靠近或远离激光器的方向运行,且运行过程中激光器发射的激光束沿同一光路传输至分光镜,而分光镜分射出的激光束一沿同一光路传输至反光镜,且被反光镜反射至棱镜一的同一位置,分光镜分射出的激光束二也沿同一路径传输至棱镜二的同一位置;
根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量,通过权利要求1所述的标定方法获得的公式和/或关系曲线,计算出被测物体的运行速度。
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