[發(fā)明專利]基于激光掃描和雙探測器的距離與速度測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310065127.7
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103235302A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 周俐娜;程永進
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: G01S11/12
• 分類號: G01S11/12
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 周宗貴;劉榮

1.一種基于激光掃描和雙探測器的距離與速度測量裝置，由發(fā)射單元和接收單元組成，發(fā)射單元安裝于物體A上，接收單元安裝于物體B上，物體A與物體B之間的相對距離和相對速度為待測值，其特征在于：發(fā)射單元包括激光光源、主截面為正N邊形的N棱鏡以及能夠帶動N棱鏡旋轉的馬達，其中N≥3，N棱鏡同軸安裝于馬達的轉動軸上，N棱鏡的側面為反射面，激光光源朝向N棱鏡發(fā)射激光，激光經由N棱鏡的側面反射至接收單元；接收單元至少包括兩只光電探測器以及單片機，其中光電探測器的接收感應窗朝向激光光源方向，兩光電探測器位于同一水平面上，且兩者的安裝點之間所形成的連線垂直于物體A和物體B之間形成的連線，光電探測器與單片機電連接，光電探測器將接收到的光信號轉化為電壓信號后傳輸至單片機，單片機根據(jù)接收到的信號進行計算從而得到計算結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于激光掃描和雙探測器的距離與速度測量裝置，其特征在于：N棱鏡的側面上鍍有反射膜，且反射膜的反射峰與激光光源所發(fā)射出的激光的波長相匹配。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于激光掃描和雙探測器的距離與速度測量裝置，其特征在于：光電探測器由感光元件和探測電路組成，感光元件為光電二極管，探測電路包括電流電壓轉換模塊、有源濾波模塊以及后級信號放大模塊。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于激光掃描和雙探測器的距離與速度測量裝置，其特征在于：接收單元中還設置有外圍電路，外圍電路包括顯示元件和報警元件，顯示元件和報警元件均與單片機電連接，單片機中的計算結果傳輸至顯示原件上進行顯示，當單片機的計算結果超出設定值時報警元件進行報警。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于激光掃描和雙探測器的距離與速度測量裝置，其特征在于：激光光源為點光源或線光源，線光源發(fā)射出的激光被反射至光電探測器上的長橢圓形光斑的長軸方向與兩光電探測器的的安裝點之間所形成的連線垂直。

6.基于權利要求1-5中任意一種裝置的距離與速度測量方法，其特征在于包括以下步驟：（1）、馬達帶動N棱鏡旋轉，激光光源發(fā)射出的激光被N棱鏡的側面反射至接收單元并先后被兩個光電探測器接收，光電探測器所生成的脈沖信號分別對應單片機的外部中斷口，利用單片機內部的定時/計數(shù)器測算得N棱鏡的轉動角速度ω；

（2）、利用單片機內部的定時/計數(shù)器測算得兩個光電探測器先后接收到激光并產生信號的時間間隔Δt；?

（3）、測量兩光電探測器的接收感應窗之間的距離s，計算物體A與物體B之間的距離l，

；

（4）、當物體A和物體B沿著兩者連線方向做相對運動時，利用單片機內部的定時/計數(shù)器進行定時，定時時間為t，每隔t時間對距離l進行一次測算，將第i次所測算的距離l_i，與上一次所測距離l_i-1相減得到位移值Δl_i，根據(jù)位移值Δl_i和定時時間t即可算得物體A與物理B之間的瞬時速度v_i，

v_i=Δl_i/t??????????。?