CN111122906B - 一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，其步骤为：组装所述校准装置；将滑块从气垫导轨上滑下，待滑块滑行到气垫导轨底部，并计时；根据滑块通过三束激光时的距离以及时间，计算测试的加速度；在计算得到加速度的值后，与理论加速度进行比对，得出加速度的误差值，在计算得到加速度误差值后，将计算得到的加速度误差值与标准误差进行比对，若计算得到的加速度误差值不在标准误差范围内，则对切光式测速仪射出的三束激光光束进行调整，然后重复步骤校准，直至计算得到的误差值在标准误差范围内。本发明的校准方法能够消除切光式测速仪的光束偏差，提高切光式测速仪的测量精度。

Description

一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法
技术领域
本发明涉及一种环境监测技术处理领域，特别涉及涉及一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法。
背景技术
随着中国经济社会持续快速发展，机动车保有量继续保持快速增长态势。截至2017年底，全国机动车保有量达3.10亿辆。机动车尾气已成为城市空气污染的主要来源之一，不但直接损害市民的身体健康，导致的雾霾天气更是带来诸多负面影响，制约了城市生态环境可持续发展的步伐。
传统的机动车尾气监测方法为接触式，对机动车排气管采样，然后用常规仪器进行分析，费时费力、成本高、操作难度大。而机动车尾气遥测系统具有响应迅速、检测效率高、占地面积小、适用多种路况、全过程实时在线监测等优点，对机动车污染的监管和控制具有重要推动作用。
机动车尾气遥测系统中采用三点切光式进行速度和加速的测量，测量时间为毫秒级，当三点光束非严格平行时，经分析，如果光束平行度偏差1mm时，对速度影响较小，但是对加速度的影响较大，其偏差达到了103量级。因此，需要对加速度测试仪进行离线校调和指标评定。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，该校准方法能够消除切光式测速仪的光束偏差，提高切光式测速仪的测量精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，在校准时使用校准装置进行校准，所述校准装置包括基板及固定安装在基板上的气垫导轨，所述气垫导轨上的滑块上固定安装有挡光片，并且所述滑块上固定安装有加速度传感器，所述基板的顶端转动连接于一支架上，另一端通过伸缩式地脚支撑，并使所述气垫导轨与水平线的夹角为0～90°，所述基板在气垫导轨的两侧末端处固定安装有切光式测速仪；
在校准时，校准步骤为：
S1、组装所述校准装置；
S2、将带有挡光片的滑块置于气垫导轨的顶端，并使滑块从气垫导轨上滑下，在滑块滑行的同时打开切光式测速仪，并使切光式测速仪开始计时；待滑块滑行到气垫导轨底部，所述挡光片依次通过切光式测速仪射出的三束激光，同时停止计时；
S3、根据滑块通过三束激光时的距离以及时间，根据公式
Figure BDA0002303770800000021
计算测试的加速度，其中，a是待测加速度，t1是滑块通过第一束激光和第二束激光之间的区间的时间，t2是滑块通过第二束激光和第三束激光之间的区间的时间，s1是第一束激光和第二束激光之间的区间的长度，s2是第二束激光和第三束激光之间的区间的长度；
S4、在计算得到a的值后，与理论加速度ai进行比对，得出加速度的误差值，理论加速度ai的计算公式为：
ai＝g·sinθi；
其中，g是重力加速度，θi是基板与水平面之间形成的夹角角度；
S5、在计算得到加速度误差值后，将计算得到的加速度误差值与标准误差进行比对，若计算得到的加速度误差值不在标准误差范围内，则对切光式测速仪射出的三束激光光束进行调整，然后重复步骤S2～S4，直至计算得到的误差值在标准误差范围内。
可选的，所述基板上安装有测角仪，在计算理论加速度时，通过测角仪对基板与水平面之间形成的夹角角度进行测量。
可选的，在步骤S1中，选取的所述气垫导轨的长度大于或等于3m。
可选的，所述气垫导轨的末端安装有一接触开关，所述接触开关与切光式测速仪连接，在所述滑块到达气垫导轨的末端，并碰触接触开关时，所述切光式测速仪停止计时。
采用上述技术方案，本发明的校准方法可消除切光式测速仪的光束偏差，以提高切光式测速仪的测量精度，另外，本发明的校准方法，校准迅速、准确，而且校准装置结构简单、稳定，操作方便。
附图说明
图1是本发明的校准装置的结构示意图；
图2是本发明的气垫导轨位于不同位置时的状态示意图；
图3是本发明的切光示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明公开了一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准装置，如图1所示，该校准装置包括基板4及固定安装在基板4上的气垫导轨1，切光式测速仪5安装在基板4靠近气垫导轨1的两侧末端处。气垫导轨1是由一定长度的三角形中空铝型材制成，其轨面两侧各有两排直径为0.4～0.6mm的喷气孔，气垫导轨1的一端装有进气嘴，当压缩空气进入气垫导轨1的管腔后，就从喷气孔喷出，在轨面与位于轨面上的滑块2之间形成空气膜(即气垫)，从而将滑块2从轨面上托起，本发明中，滑块2的托起高度为0.15mm，从而把滑块2与气垫导轨1之间接触的滑动摩擦变成为空气层之间的气体摩擦，极大地减小了摩擦力的影响。在气垫导轨1上的滑块2上固定安装有挡光片(滑块2自带，图中未示出)，并且滑块2上固定安装有加速度传感器3，基板4的顶端转动连接于一支架上，另一端通过伸缩式地脚5进行支撑，使气垫导轨能够满足与水平线的夹角在0～90°内进行调节，图2给出了基板4与水平面之间夹角分别为30°、45°、60°时的状态图。为了提高基板4角度调节的精确度，可在基板4上安装有测角仪(图中未示出)，在计算理论加速度时，通过测角仪对基板4与水平面之间形成的夹角角度进行测量，以提高角度的精确度。
另外，可在气垫导轨1的末端安装有一接触开关，接触开关与切光式测速仪5连接，在滑块2到达气垫导轨1的末端，并碰触接触开关，切光式测速仪5停止计时，以此提高计时的准确性。
本发明在校准时，校准步骤为：
S1、组装校准装置；
S2、将带有挡光片的滑块2置于气垫导轨1的顶端，并使滑块2从气垫导轨1上滑下，在滑块2滑行的同时打开切光式测速仪5，并使切光式测速仪5开始计时；待滑块2滑行到气垫导轨1底部，挡光片依次通过切光式测速仪5射出的三束激光，三束激光如图3所示，分别记为A、B、C，同时停止计时；
S3、根据滑块2通过三束激光时的距离以及时间，根据公式
Figure BDA0002303770800000041
计算测试的加速度，其中，a是待测加速度，t1是滑块2通过第一束激光和第二束激光之间的区间的时间，t2是滑块2通过第二束激光和第三束激光之间的区间的时间，s1是第一束激光和第二束激光之间的区间的长度，s2是第二束激光和第三束激光之间的区间的长度；
S4、在计算得到a的值后，与理论加速度ai进行比对，得出加速度的误差值，在本实施例中，由于采用的气垫导轨1与滑块2之间的摩擦力可忽略不计，因而理论加速度ai的计算公式为：
ai＝g·sinθi；
其中，g是重力加速度，θi是基板4与水平面之间形成的夹角角度；
但是在实际计算中，a＜ai；
S5、在计算得到加速度误差值后，将计算得到的加速度误差值与标准误差进行比对，若计算得到的加速度误差值不在标准误差范围内，则对切光式测速仪5射出的三束激光光束进行调整，然后重复步骤S2～S4，直至计算得到的误差值在标准误差范围内。
下面以一个具体实施例来具体说明。
确定如图3所示的具体参数，具体如下。
两束激光之间的间距都是200mm，其中，第一束激光光束A偏离1mm，并且第一束激光光束A的中心偏离0.5mm，第二束激光光束B与第三束激光光束C之间D的偏离为0。在不同速度匀速情况下(即理论上加速度ai为0)，根据公式
Figure BDA0002303770800000042
计算得到各个速度对应的加速度误差如下表。
表1速度和加速度误差对应表
Figure BDA0002303770800000043
根据标准《机动车尾气遥测设备通用技术要求》(JB/T 11996-2014)的要求，加速度误差应小于或等于0.22m/s2。例如，如果要求速度在108km/h时，加速度误差小于0.22m/s2，光束中心偏离控制在10um内，那么此时对应18km/h时的加速度误差应该控制在0.00625m/s2内。这样一来，主要问题就成为校准装置的空间问题。
根据牛顿第二定律，速度v、加速度α与移动距离S有如下关系：
Figure BDA0002303770800000051
以滑块2通过校准处(第一束激光光束)的速度为5m/s(18km/h)，由于实际上的加速度a小于g，因而
Figure BDA0002303770800000052
因此，基板4与水平面之间的夹角θi越小，加速度ai＝g·sinθi就越小，则气垫导轨1的行程S要求就越长，例如，假设基板4能够调节到的最小角度为30°的情况下，则要求气垫导轨1的行程S至少大于2.54m(考虑切光测速仪5的长度)。
因而，在本实施例中，根据上述参数，可以确定气垫导轨1的行程S至少为3m时，可以满足校准需求。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，其特征在于，在校准时使用校准装置进行校准，所述校准装置包括基板及固定安装在基板上的气垫导轨，所述气垫导轨上的滑块上固定安装有挡光片，并且所述滑块上固定安装有加速度传感器，所述基板的顶端转动连接于一支架上，另一端通过伸缩式地脚支撑，并使所述气垫导轨与水平线的夹角为0～90°，所述基板在气垫导轨的两侧末端处固定安装有切光式测速仪；
在校准时，校准步骤为：
S1、组装所述校准装置；
S2、将带有挡光片的滑块置于气垫导轨的顶端，并使滑块从气垫导轨上滑下，在滑块滑行的同时打开切光式测速仪，并使切光式测速仪开始计时；待滑块滑行到气垫导轨底部，所述挡光片依次通过切光式测速仪射出的三束激光，同时停止计时；
S3、根据滑块通过三束激光时的距离以及时间，根据公式
Figure FDA0002303770790000011
计算测试的加速度，其中，a是待测加速度，t1是滑块通过第一束激光和第二束激光之间的区间的时间，t2是滑块通过第二束激光和第三束激光之间的区间的时间，s1是第一束激光和第二束激光之间的区间的长度，s2是第二束激光和第三束激光之间的区间的长度；
S4、在计算得到a的值后，与理论加速度ai进行比对，得出加速度的误差值，理论加速度ai的计算公式为：
ai＝g·sinθi；
其中，g是重力加速度，θi是基板与水平面之间形成的夹角角度；
S5、在计算得到加速度误差值后，将计算得到的加速度误差值与标准误差进行比对，若计算得到的加速度误差值不在标准误差范围内，则对切光式测速仪射出的三束激光光束进行调整，然后重复步骤S2～S4，直至计算得到的误差值在标准误差范围内。
2.根据权利要求1所述的三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，其特征在于，所述基板上安装有测角仪，在计算理论加速度时，通过测角仪对基板与水平面之间形成的夹角角度进行测量。
3.根据权利要求2所述的三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，其特征在于，在步骤S1中，选取的所述气垫导轨的长度大于或等于3m。
4.根据权利要求3所述的三点激光式切光速度及加速度测试仪校准方法，其特征在于，所述气垫导轨的末端安装有一接触开关，所述接触开关与切光式测速仪连接，在所述滑块到达气垫导轨的末端，并碰触接触开关时，所述切光式测速仪停止计时。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112094126B (zh) * 2020-09-23 2021-05-07 新疆立恩高温新材料有限公司 一种不润湿硬质铝合金的浇注料及其制备工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4600301A (en) * 1984-04-19 1986-07-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Spinning disk calibration method and apparatus for laser Doppler velocimeter
CN107085126A (zh) * 2016-12-20 2017-08-22 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种基于动态半径测量的激光多普勒测速校准装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2069592U (zh) * 1990-07-30 1991-01-16 承德石油高等技术专科学校 一种变加速运动实验装置
JPH08304452A (ja) * 1995-05-12 1996-11-22 Sumitomo Metal Ind Ltd レーザードップラー式速度計の校正方法
CN2903990Y (zh) * 2006-05-11 2007-05-23 安徽宝龙环保科技有限公司 机动车测速装置
CN101539589B (zh) * 2009-04-27 2010-09-29 中国计量科学研究院 一种机动车gps测速仪检测方法
CN102509495A (zh) * 2011-11-25 2012-06-20 长春工业大学 牛顿第二定律验证装置
CN203038469U (zh) * 2012-12-14 2013-07-03 天津市计量监督检测科学研究院 采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置
CN103913600A (zh) * 2014-04-15 2014-07-09 公安部第一研究所 一种机动车测速仪测速误差检测装置及检测方法
CN204926621U (zh) * 2015-08-08 2015-12-30 傅小蕥 物体匀变速测速演示装置
US20190217966A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-18 Rosemount Aerospace Inc. Aircraft air data generation using laser sensor data and inertial sensor data

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4600301A (en) * 1984-04-19 1986-07-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Spinning disk calibration method and apparatus for laser Doppler velocimeter
CN107085126A (zh) * 2016-12-20 2017-08-22 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种基于动态半径测量的激光多普勒测速校准装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Highly Accurate Calibration Method for Terrestrial Laser Doppler Velocimeter;Chunfeng Gao, et al;《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》;20170831;第66卷(第8期);第1994-2003页 *
气垫导轨上运动物体加速度测量方法的改进;邓正才等;《物理实验》;20060625;第26卷(第06期);第39-41页 *

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