基于多普勒效应的双重修正式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的双重修正式测速传感器，所述测速传感器包括有激光束，分光镜一将激光束分为激光束一与激光束二，所述激光束一通过三角反射镜反射至分光镜二，分光镜二使得激光束一分为激光束三与激光束四，激光束三入射至棱镜一，光电探测器一接收棱镜一射出的激光束三，同时光电探测器二接收所述激光束四，光电探测器三接收棱镜二透射出的激光束二的位置。本实用新型专利技术利用光电探测器二和三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，可以提高测量精度。

Dual Modified Velocity Sensor Based on Doppler Effect

The utility model relates to a double modified velocity sensor based on Doppler effect. The velocity sensor includes a laser beam, which is divided into a laser beam and a laser beam by a spectroscope. The laser beam is reflected to a spectroscope through a triangular mirror. The spectroscope makes the laser beam be divided into three laser beams and four laser beams. The laser beam is incident to a prism and photoelectric. The detector one receives three laser beams emitted by the prism one, while the photodetector two receives the four laser beams, and the photodetector three receives the position of the two laser beams transmitted by the prism two. The utility model corrects the position change measured by the photoelectric detector 2 and 3 by using the position change measured by the photoelectric detector 1, so as to improve the measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于多普勒效应的双重修正式测速传感器
本技术涉及测量
，具体涉及一种基于多普勒效应的双重修正式测速传感器。
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计算出现误差，或是无法对运动过程中，激光器自身射出的激光束发生波长变化导致出现的测量误差进行修正。
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的双重修正式测速传感器。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的双重修正式测速传感器，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，入射至分光镜一；所述分光镜一，用于接收激光器发射出的激光束，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；分光镜二，接收第二反射面反射的激光束一，并将激光束一分为激光束三与激光束四；所述激光束三，入射至棱镜一；所述棱镜一，用于使入射的激光束三发生折射，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三，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收从所述分光镜二中透射出的激光束四，并测量其入射位置；所述激光束二，入射至棱镜二；所述棱镜二，使激光束二发生折射，并透射出去；光电探测器三，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三的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束四的入射位置的变化量、光电探测器三接收到的激光束二的入射位置的变化量，计算被测物体的速度。在进一步的方案中，所述三角反射镜附着在被测物体上。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，第二反射面反射的激光束一呈45°入射至分光镜二；和/或，激光器发射的激光束呈45°入射至分光镜一。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，所述棱镜面一与棱镜面二相接，其夹角为锐角,所述经分光镜二分射出的激光束三射入棱镜一的棱镜面一，并发生折射，发生折射后的激光束三射入棱镜面二时，棱镜面二使得激光束三再次发生折射，并使激光束三从棱镜面二射出。在另一个的方案中，所述棱镜二包括棱镜面三与棱镜面四，所述棱镜面三与棱镜面四相接，其夹角为锐角,所述经分光镜一分射出的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，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一平行；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一垂直；和/或，光电探测器三的接收面与激光器发射的激光束平行。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。另一方面，本技术同时提出基于多普勒效应的双重修正式测速传感器的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、分光镜一、分光镜二、三角反射镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二、光电探测器三的位置关系，使得激光束入射至分光镜一，所述分光镜一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第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面，经第二反射面反射后入射分光镜二，所述分光镜二将激光束一分为激光束三与激光束四，所述激光束三入射棱镜一，经棱镜一透射后被光电探测器一接收，所述激光束四入射至光电探测器二，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三接收；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,记录对应速度下的光电探测器三的位置变化量Z1、Z2、Z3…Zn,修正后的光电探测器的位置变化量为X1-kY1-dZ1、X2-kY2-dZ2、X3-kY3-dZ3…Xn-kYn-dZn，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；其中，α2为入射至光电探测器二的激光束四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三与光电探测器一的接收面的夹角，α3为入射至光电探测器三的激光束二与光电探测器三的接收面的夹角，L1为棱镜一出射的激光束三入射到光电探测器一的路径长度，L3为棱镜二出射的激光束二入射到光电探测器三的路径长度。另一方面，本技术提供一种上述基于多普勒效应的双重修正式测速传感器的测量方法，其特征在于，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、分光镜一、分光镜二、三角反射镜、棱镜一、棱镜二、光电探测器一、光电探测器二、光电探测器三的位置关系，使得激光束入射至分光镜一，所述分光镜一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第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面，经第二反射面反射后入射分光镜二，所述分光镜二将激光束一分为激光束三与激光束四，所述激光束三入射棱镜一，经棱镜一透射后被光电探测器一接收，所述激光束四入射至光电探测器二，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三接收；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分光镜一，而分光镜一分射出的激光束一沿同一光路传输至三角反射镜的第一反射面，同时分射出的激光束二沿同一光路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三的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束四的入射位置的变化量、光电探测器三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，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的的双重修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多普勒效应的双重修正式测速传感器，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，入射至分光镜一；所述分光镜一，用于接收激光器发射出的激光束，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；分光镜二，接收第二反射面反射的激光束一，并将激光束一分为激光束三与激光束四；所述激光束三，入射至棱镜一；所述棱镜一，用于使入射的激光束三发生折射，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三，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收从所述分光镜二中透射出的激光束四，并测量其入射位置；所述激光束二，入射至棱镜二；所述棱镜二，使激光束二发生折射，并透射出去；光电探测器三，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三的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束四的入射位置的变化量、光电探测器三接收到的激光束二的入射位置的变化量，计算被测物体的速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于多普勒效应的双重修正式测速传感器，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，入射至分光镜一；所述分光镜一，用于接收激光器发射出的激光束，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；分光镜二，接收第二反射面反射的激光束一，并将激光束一分为激光束三与激光束四；所述激光束三，入射至棱镜一；所述棱镜一，用于使入射的激光束三发生折射，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三，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收从所述分光镜二中透射出的激光束四，并测量其入射位置；所述激光束二，入射至棱镜二；所述棱镜二，使激光束二发生折射，并透射出去；光电探测器三，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三的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束四的入射位置的变化量、光电探测器三接收到的激光束二的入射位置的变化量，计算被测物体的速度。2.根据权利要求1所述的基于多普勒效应的双重修正式测速传感器，其特征在于，所述三角反射镜附着在被测物体上。3.根据权利要求1所述的基于多普勒效应的双重修正式测速传感器，其特征在于，所述三角反射镜的第一反射面与第二反射面的夹角为直角。4.根据权利...

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