[其他]由光學透鏡與光電池組成的測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86105821
• 申請日: 1986-07-18
• 公開（公告）號: CN86105821A
• 公開（公告）日: 1988-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張拯
• 申請（專利權(quán)）人: 空軍第一航空技術(shù)專科學校
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68;G01P15/00;G01B11/16
• 代理公司: 國防專利事務(wù)所
• 代理人: 劉壽椿,胡永貴

本發(fā)明是一種非接觸的光電式測量裝置，用于測量物體的瞬時位移、速度和加速度，特別適用于測量各種車輛的速度、各種輕武器彈丸和火炮炮彈的飛行速度、運動員的賽跑速度，以及測量上述各種物體運動的加速度。也適用于測量鐵路、公路橋梁由于車輛通行引起的動負載變形量，高大建筑物例如高層樓房、高大煙囪和機械轉(zhuǎn)軸等的擺動量以及測量放置物體的幾何量例如直升機放置漿葉轉(zhuǎn)速、軌跡間隔和槳葉相位等。

解決本發(fā)明任務(wù)的辦法是利用光學成像技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合的方法制作一種測量裝置，該裝置由光學接收裝置、信號處理裝置以及測量結(jié)果的顯示裝置三部分組成。本發(fā)明的特征是采用光學成像技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合，成像裝置內(nèi)成像處不用攝影膠片作為物像的記錄載體，而是用光電池片代替攝影膠片作為光電轉(zhuǎn)換器件，將被測物體的運動參量的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號。測量時被測物體的物像遮擋光電池片，從而引起光電池片的輸出電流發(fā)生變化，電流變化信號經(jīng)處理裝置處理后送給顯示裝置，給出測量結(jié)果。

本發(fā)明的實施例有三個：

附圖如下：

圖1.速度、加速度測量裝置系統(tǒng)方塊圖。

圖2.速度、加速度測量原理圖。

圖3.帶有兩塊光電池片的測量裝置觀察窗示意圖。

圖4.兩塊光電池片的輸出電流波形。

圖5.帶有三塊光電池片的測量裝置觀察窗示意圖。

圖6.帶有四塊光電池片的測量裝置觀察窗示意圖。

圖7.帶有多塊光電池片的測量裝置觀察窗示意圖。

圖8.位移測量裝置系統(tǒng)方塊圖。

圖9.位移測量原理圖。

圖10.矩形光電池片受遮擋時的輸出電流波形，①.全遮擋，②.半遮擋，③.1/4遮擋。

圖11.帶矩形光電池片的測量裝置觀察窗示意圖。

圖12.細高體擺動測量原理示意圖。

圖13.帶三角形光電池片的測量裝置觀察窗示意圖。

圖14.測量細高體擺動時三角形光電池片的輸出電流波形。

圖15.旋轉(zhuǎn)物體幾何量測量裝置系統(tǒng)方塊圖。

圖16.裝在直升機內(nèi)相機鏡頭對準槳葉葉尖軌跡面的測量示意圖。

圖17.漿葉通過鏡頭遮擋光電池片（4）所產(chǎn)生的電流變化。

本發(fā)明第一個實施例是測量物體的運動速度和加速度。

歐洲專利EP-0126423公布的輕武器彈丸速度測量裝置包括有光學信號接收裝置、信號處理裝置及顯示器等、光學接收裝置有兩個分立的光學元件放在箱體內(nèi)，箱體有一防護蓋板把光學接收元件同彈丸彈道隔開、蓋板有兩個光闌作為進光孔、每個接收元件各自對應(yīng)一個進光孔、進光孔之間有一定的距離、蓋板與彈道平行，測量時裝置放在槍口附近，進光孔對準彈道，彈丸飛過進光孔，光學接收元件有一響應(yīng)信號，該信號經(jīng)過處理后加給顯示器給出測量結(jié)果。

上述測量裝置只限于輕武器彈丸速度的測量。由于兩個接收元件要求有一定的距離、測量裝置不可能做得很小。使用時靠近槍口和彈道，仍然有一定的危險性。

為解決上述問題，本發(fā)明是制作一種新的測量裝置，遠離被測物體工作，用于測量輕武器彈丸的速度、炮彈彈頭的飛行速度、各種車輛的速度、運動員的賽跑速度以及其他物體的運動速度，也可以測量上述運動物體的加速度。

本發(fā)明的優(yōu)點是測量精度高、靈敏度高、用于高速運動物體的測量更為有效、可對運動速度高達1000米/秒的運動物體進行測量，可以遠離被測物體操作，對設(shè)備和人員都安全可靠，且體積小。

物體運動速度（以S表示）測量原理：

從圖1所示的本發(fā)明第一個實施例的系統(tǒng)方塊圖可知，該光電式速度和加速度的測量裝置主要由光學接收裝置，信號處理裝置和顯示裝置三部分組成。信號處理裝置包括信號放大器（7），門電路（8），微處理機（9），時鐘信號發(fā)生器（10），顯示裝置采用數(shù)字顯示器（11），實施本發(fā)明的光學接收裝置包括光學成像裝置和光電轉(zhuǎn)換裝置，光學成像裝置主要包括成像透鏡（2），觀察物像清晰度用的毛玻璃即觀察窗（3），調(diào)焦機構(gòu)（5），鏡箱（6），光電轉(zhuǎn)換裝置則采用光電池片（4a和4b）。從圖3可知，兩塊光電池片之間的間隔為h2，光電池片4a和4b的寬度分別為h1和h3，h1和h3可以相等，也可以不等，本實施例取h1＝h3。光電池片可以采用硅材料制造的也可以采用其它材料制造的。觀察物像清晰度用的觀察窗（3）上刻有校正標度線（14），光電池片（4a和4b）的同側(cè)邊分別與校正標度線（14a和14b）相重合。光學接收裝置可以制成包括有上述元件的專用鏡箱，也可用改裝的普通照相機。