[發(fā)明專利]快門(mén)集成裝置、控制系統(tǒng)及時(shí)序控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110344175.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112730875B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃振新;陳植;李騰驥;鄧吉龍;熊貴天;李陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心高速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01P3/38
• 分類號(hào): G01P3/38;G03B17/56;H04N5/04;H04N5/235
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

本發(fā)明公開(kāi)了快門(mén)集成裝置、控制系統(tǒng)及時(shí)序控制方法，快門(mén)集成裝置包括集成裝置底板、第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第一快門(mén)開(kāi)關(guān)、第二快門(mén)開(kāi)關(guān)和分光裝置；第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)和分光裝置均安裝在集成裝置底板上；第一快門(mén)開(kāi)關(guān)設(shè)置在第一CCD相機(jī)上，第二快門(mén)開(kāi)關(guān)設(shè)置在第二CCD相機(jī)上；第一快門(mén)開(kāi)關(guān)、第二快門(mén)開(kāi)關(guān)分別與控制系統(tǒng)連接等。本發(fā)明避免了因相機(jī)位置及狀態(tài)差異導(dǎo)致的調(diào)試?yán)щy，提升了效率，消除了系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)了MHz曝光，且曝光圖像之間互不干擾和影響，提升了系統(tǒng)整體精度及穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光測(cè)速領(lǐng)域，更為具體的，涉及快門(mén)集成裝置、控制系統(tǒng)及時(shí)序控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)激光測(cè)速技術(shù)領(lǐng)域中的粒子圖像測(cè)速(Particle Image Velocimetry，PIV)技術(shù)，一般只能獲取粒子的速度值，很難獲取精度較高的粒子加速度值。四脈沖激光器能夠依次發(fā)射四個(gè)脈沖激光束，再利用2臺(tái)雙曝光電荷藕合器件圖像傳感器（Charge CoupledDevice，CCD）相機(jī)分別拍攝四個(gè)脈沖激光束照亮的示蹤粒子圖像，根據(jù)獲取的跨幀示蹤粒子圖像計(jì)算示蹤粒子的速度，進(jìn)一步計(jì)算得到加速度。

然而由于四個(gè)脈沖激光束之間的時(shí)間間隔很短，而傳統(tǒng)的雙曝光CCD相機(jī)的第二次曝光的時(shí)間較長(zhǎng)，使得CCD相機(jī)在拍攝第二脈沖激光束照射的示蹤粒子圖像時(shí)會(huì)同時(shí)拍攝到第三脈沖和第四脈沖激光束照射的示蹤粒子圖像，導(dǎo)致獲取的跨幀粒子對(duì)不準(zhǔn)確，影響基于該跨幀粒子對(duì)計(jì)算的粒子速度的準(zhǔn)確性和/或精度。并且由于需要至少兩臺(tái)雙曝光CCD相機(jī)同步工作，如果兩臺(tái)CCD相機(jī)的光學(xué)中心的位置沒(méi)有設(shè)置好，將會(huì)直接導(dǎo)致示蹤粒子圖像對(duì)之間存在位移誤差，影響計(jì)算結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供快門(mén)集成裝置、控制系統(tǒng)及時(shí)序控制方法，避免了因相機(jī)位置及狀態(tài)差異導(dǎo)致的調(diào)試?yán)щy，提升了效率，保證了同等能量的四次激光脈沖通過(guò)兩臺(tái)相機(jī)的透光率一致，消除了系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)了MHz曝光，且曝光圖像之間互不干擾和影響，提升了系統(tǒng)整體精度及穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：

一種快門(mén)集成裝置，包括集成裝置底板、第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第一快門(mén)開(kāi)關(guān)、第二快門(mén)開(kāi)關(guān)和分光裝置；第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)和分光裝置均安裝在集成裝置底板上；第一快門(mén)開(kāi)關(guān)設(shè)置在第一CCD相機(jī)上，第二快門(mén)開(kāi)關(guān)設(shè)置在第二CCD相機(jī)上；第一快門(mén)開(kāi)關(guān)、第二快門(mén)開(kāi)關(guān)分別與相機(jī)控制系統(tǒng)電性連接。

進(jìn)一步地，所述集成裝置底板包括六自由度可調(diào)節(jié)光學(xué)定位結(jié)構(gòu)，用于輔助對(duì)第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)進(jìn)行位置固定。

一種相機(jī)的控制系統(tǒng)，包括如上任一所述的快門(mén)集成裝置，還包括同步控制器、接口裝置和計(jì)算機(jī)，快門(mén)集成裝置與同步控制器電性連接，同步控制器與接口裝置電性連接，接口裝置與計(jì)算機(jī)電性連接。

進(jìn)一步地，所述同步控制器包括DG645同步控制器。

進(jìn)一步地，所述接口裝置包括以太網(wǎng)接口、GPIB接口和RS-232接口中的任一種或多種。

一種時(shí)序控制方法，基于如上任一所述快門(mén)集成裝置或基于如上任一所述相機(jī)的控制系統(tǒng)，且還包括控制程序，用于執(zhí)行如下步驟：控制第一快門(mén)開(kāi)關(guān)，使得在第一脈沖激光和第二脈沖激光出光時(shí)第一快門(mén)開(kāi)關(guān)處于開(kāi)口狀態(tài)，在第三和第四脈沖出光時(shí)第一快門(mén)開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)；控制第二快門(mén)開(kāi)關(guān)處于常開(kāi)狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明實(shí)施例中設(shè)計(jì)集成裝置，可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)分光裝置的反射鏡角度和CCD相機(jī)位置，使得激光脈沖光進(jìn)入裝置后到達(dá)相機(jī)的視場(chǎng)基本一致，再加上六自由度可調(diào)整精密機(jī)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)，避免了因相機(jī)位置及狀態(tài)差異導(dǎo)致的調(diào)試?yán)щy，提升了效率；

（2）本發(fā)明實(shí)施例中同時(shí)集成兩個(gè)快門(mén)開(kāi)關(guān)，保證了同等能量的四次激光脈沖通過(guò)兩臺(tái)相機(jī)的透光率一致，消除了系統(tǒng)誤差；