基于多普勒效应带修正结构的测速传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及基于多普勒效应带修正结构的测速传感器，所述测速传感器包括有激光器与激光束：激光器发射激光束，激光束入射至三角反射镜，分光镜接收三角反射镜反射的激光束并将其分为激光束一与激光束二，所述激光束一反射至棱镜，光电探测器一接收经棱镜折射并射出的激光束一，并测量其入射位置，同时光电探测器二接收所述激光束二，并测量其入射位置。本实用新型专利技术通过多普勒效应：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，同时棱镜对不同波长的激光折射角不同，通过激光束一在光电探测器上入射位置的变化，从而计算被测物体的速度，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。

【技术实现步骤摘要】
基于多普勒效应带修正结构的测速传感器
本技术涉及测量
，具体涉及一种基于多普勒效应带修正结构的测速传感器。
技术介绍
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(PositionSensitiveDevice，位置灵敏(敏感)探测器)，在物体进行了小幅运行时，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运动或速度测量。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。然而速度是矢量，目前市面上的测速传感器在计算速度时，无法修正因为物体的运动方向使得自身光路产生的偏差，使得被测物体的速度大小计算出现误差。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种基于多普勒效应带修正结构的测速传感器。为了实现上述目的，本技术提供以下技术方案：一种基于多普勒效应带修正结构的测速传感器，包括：激光器，用于发射出激光束；所述激光束，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；分光镜，用于接收第二反射面反射的激光束，并将激光束分为激光束一与激光束二；所述激光束一，入射至棱镜；所述棱镜，用于使入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中透射出的激光束一，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收从所述分光镜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变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置变化量，计算出被测物体的速度。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，所述棱镜的材质为光子晶体。光子晶体可以减少光的色散与衰弱。在进一步的方案中，所述棱镜包括棱镜面一与棱镜面二，所述经分光镜分射出的激光束一入射至棱镜的棱镜面一，并发生折射，发生折射后的激光束一入射至棱镜面二时，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。在进一步的方案中，所述棱镜面一与棱镜面二相接，其夹角为锐角。在进一步的方案中，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，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垂直。另一方面，本技术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、棱镜、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，激光束入射三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至第二反射面，经第二反射面反射后入射至分光镜，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棱镜，经棱镜透射后被光电探测器一接收，所述激光束二入射至光电探测器二；步骤三：在标准运动方向下，给定大小不同的速度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，通过非线性拟合获得标准运动方向下，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，本技术还提供一种上述基于多普勒效应带有修正结构的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、棱镜、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，激光束入射三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至第二反射面，经第二反射面反射后入射至分光镜，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棱镜，经棱镜透射后被光电探测器一接收，所述激光束二入射至光电探测器二；被测物体沿靠近或远离激光器的方向做不规则运行，且运动过程中激光器发射的激光束沿同一光路传输至三角反射面的第一反射面；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及光电探测器二的入射位置变化量，计算被测物体的速度。与现有技术相比，使用本技术提供的一种基于多普勒效应带有修正结构的测速传感器及其测量方法，其有益效果为：本技术通过多普勒效应：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，根据光电探测器一在运动过程中接收到的激光束一的入射位置的变化量及光电探测器二的入射位置变化量计算被测物体的速度。本技术测速传感器结构简单，成本低，并且利用光电探测器二的入射位置变化量修正了因为物体的运动方向不规则而使得自身光路产生的偏差导致的测量误差，避免了被测物体在其它方向上的运动对速度测量的影响，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技术实施例的技术方案，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技术的某些实施例，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为本技术实施例中提供的一种基于多普勒效应带修正结构的测速传感器的结构示意图。图2为本技术实施例中提供的另一种结构的基于多普勒效应带修正结构的测速传感器的结构示意图。图3为本技术实施例中提供的另一种结构的基于多普勒效应带修正结构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，第一反射面51，第二反射面52，棱镜6，棱镜面一61，棱镜面二62，光电探测器一7，光电探测器二8。具体实施方式下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术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技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，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，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，本文中所述的标准运动方向是指，被测物体的运动方向与激光源的激光方向相同；不规则运行方向是指，在被测物体向激光源靠近或远离的运动过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多普勒效应带修正结构的测速传感器，其特征在于，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；分光镜，用于接收第二反射面反射的激光束，并将激光束分为激光束一与激光束二；所述激光束一，入射至棱镜；所述棱镜，用于使入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中透射出的激光束一，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收从所述分光镜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变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置变化量，计算出被测物体的速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于多普勒效应带修正结构的测速传感器，其特征在于，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；分光镜，用于接收第二反射面反射的激光束，并将激光束分为激光束一与激光束二；所述激光束一，入射至棱镜；所述棱镜，用于使入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中透射出的激光束一，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收从所述分光镜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变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置变化量，计算出被测物体的速度。2.根据权利要求1所述的基于多普勒效应带修正结构的测速传感器，其特征在于，所述三角反射镜的第一反射面与第二反射面之间的夹角为直角。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张白，刘芳，康学亮，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：新型
国别省市：宁夏,64