[其他]由光學透鏡與光電池組成的測量裝置

無效

• 申請號: 86105821
• 申請日: 1986-07-18
• 公開（公告）號: CN86105821A
• 公開（公告）日: 1988-02-03
• 發明（設計）人: 張拯
• 申請（專利權）人: 空軍第一航空技術?？茖W校
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68;G01P15/00;G01B11/16
• 代理公司: 國防專利事務所
• 代理人: 劉壽椿,胡永貴

本發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速、軌跡間隔和槳葉相位等。

解決本發明任務的辦法是利用光學成像技術和光電轉換技術相結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果的顯示裝置三部分組成。本發明的特征是采用光學成像技術和光電轉換技術相結合，成像裝置內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換器件，將被測物體的運動參量的光學信號轉換成電信號。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生變化，電流變化信號經處理裝置處理后送給顯示裝置，給出測量結果。

本發明的實施例有三個：

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.旋轉物體幾何量測量裝置系統方塊圖。

圖16.裝在直升機內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）所產生的電流變化。

本發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，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信號，該信號經過處理后加給顯示器給出測量結果。

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。

本發明的優點是測量精度高、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所示的本發明第一個實施例的系統方塊圖可知，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），時鐘信號發生器（10），顯示裝置采用數字顯示器（11），實施本發明的光學接收裝置包括光學成像裝置和光電轉換裝置，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），調焦機構（5），鏡箱（6），光電轉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。