本發(fā)明屬于超高速飛行器測控技術領域，具體涉及一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置。

背景技術：

目前，一般采用片光光電測速的方法，用來測量運動物體的速度。這種方法利用物體對光進行遮擋，通過識別光信號變化，將其轉換為電信號。該方法可以實現(xiàn)對一定大小的物體的運動速度進行識別，一旦探測目標偏離預定的垂直片光的運動軌跡，片光探測到的目標通過時間內目標運動距離無法確定，造成較大的測速測量誤差。再者，探測目標較小(如亞厘米級)，片光易發(fā)生衍射，繞過目標，光電轉換裝置則不能夠實現(xiàn)對目標的準確探測，造成測速失敗或測速結果精度降低。在高速、超高速運動狀態(tài)下的小目標(亞厘米量級)速度探測過程中，光電探測失敗率提高，這在對可靠性要求較高的科研試驗領域是一個亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置，實現(xiàn)在高速、超高速運動狀態(tài)下的小目標(亞厘米量級)速度探測。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置，包括網(wǎng)格光幕探測部件、光電轉換處理部件和上位機；網(wǎng)格光幕探測部件與光電轉換處理部件連接；光電轉換處理部件與上位機連接；網(wǎng)格光幕探測部件測量目標的穿越時間和位置，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給光電轉換處理部件；光電轉換處理部件接收網(wǎng)格光幕探測部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行光電轉換，并對數(shù)據(jù)進行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機；上位機接收光電轉換處理部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行顯示和存儲。

所述的網(wǎng)格光幕探測部件包括兩組正交光纖、兩個光學透鏡、一個光纖及光學透鏡固定結構和兩個外置激光光源；兩組光纖呈正交設置，兩個光學透鏡也呈正交設置，分別安裝在光纖及光學透鏡固定結構的相應卡槽中；調節(jié)兩個激光光源使正交光幕位于同一平面，形成單站網(wǎng)格光幕。

如上所述的網(wǎng)格光幕探測部件為兩站或兩站以上；將兩站或兩站以上的網(wǎng)格光幕探測部件光幕調節(jié)至平行，實現(xiàn)對穿過光幕的目標穿越時間和位置的測量。

如上所述的光纖及光學透鏡固定結構整體為上下開口的中空的方形框結構，在方形框結構的上端面兩條相交的邊正交設置有兩個光纖固定槽，在另外兩條相交的邊正交設置有兩個光學透鏡安裝槽；在方形框結構上端面的四個角設置有四個多光幕拓展安裝孔。

如上所述的光纖固定槽整體為長方形槽，在底面上設置有光纖槽，用于放置光纖；沿光纖槽向方形框結構內壁方向開設有光纖固定槽狹縫，用于保護光纖并透光；在光纖固定槽中，光纖槽上方的空間為光纖壓板安裝位，用于安裝光纖壓板從而固定光纖。

如上所述的光學透鏡安裝槽整體為“L”形槽，在“L”形的橫邊上設置有光學透鏡安裝位，用于放置光學透鏡；沿光學透鏡安裝位向方形框結構內壁方向開設有光學透鏡安裝槽狹縫，光纖透過光學透鏡安裝槽狹縫形成片光，防止雜光的干擾，使得光纖傳導的信號更容易準確識別；在光學透鏡安裝槽的“L”形豎邊上的空間為透鏡壓板安裝位，用于安裝透鏡壓板從而固定光學透鏡。

如上所述的光電轉換處理部件包含與光纖數(shù)目相對應的光電轉換接口，內部配置控制及數(shù)據(jù)處理電路、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口，供電和通信傳輸線纜；光電轉換接口與網(wǎng)格光幕探測部件的光纖相連，實現(xiàn)對光幕變化情況的搜集和光電轉換功能，控制及數(shù)據(jù)處理電路則實現(xiàn)對裝置功能運行控制和數(shù)據(jù)處理，供電線纜與供電模塊實現(xiàn)對整套裝置的供電功能，通信線纜則連接光電轉換處理部件的數(shù)據(jù)傳輸接口與上位機，實現(xiàn)與上位機的通信。

如上所述的上位機采用PC機實現(xiàn)，用于完成數(shù)據(jù)的可視化顯示和存儲。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明能夠實現(xiàn)處于非預定工況、高速或超高速運動狀態(tài)下的小目標(亞厘米量級)運動速度的高精度測量，測速精度為3‰，較傳統(tǒng)片光式光電測速精度(為5‰)提高了2‰。

本發(fā)明還可拓展實現(xiàn)目標飛行軌跡、姿態(tài)的測量。本實用新型將光纖和光學透鏡固定結構進行了一體化設計，降低了機械結構配合公差對測速精度的影響，使結構更穩(wěn)固可靠，方便光路調節(jié)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置的光纖及光學透鏡固定結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置的光纖固定槽的結構示意圖；

圖3是圖2的A向剖視圖；

圖4是本發(fā)明的一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置的光學透鏡安裝槽的結構示意圖；

圖5是圖4的B向剖視圖。

其中：1.光纖固定槽，2.光學透鏡安裝槽，3.多光幕拓展安裝孔，4.光纖固定槽狹縫，5.光纖槽，6.光纖壓板安裝位，7.光學透鏡安裝位，8.光學透鏡安裝槽狹縫，9.透鏡壓板安裝位。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。

一種高精度網(wǎng)格光幕測速裝置，包括網(wǎng)格光幕探測部件、光電轉換處理部件和上位機。網(wǎng)格光幕探測部件與光電轉換處理部件連接。光電轉換處理部件與上位機連接。網(wǎng)格光幕探測部件測量目標的穿越時間和位置，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給光電轉換處理部件。光電轉換處理部件接收網(wǎng)格光幕探測部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行光電轉換，并對數(shù)據(jù)進行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。上位機接收光電轉換處理部件發(fā)送的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行顯示和存儲。

網(wǎng)格光幕探測部件包括兩組正交光纖、兩個光學透鏡、一個光纖及光學透鏡固定結構和兩個外置激光光源。兩組光纖呈正交設置，兩個光學透鏡也呈正交設置，分別安裝在光纖及光學透鏡固定結構的相應卡槽中。調節(jié)兩個激光光源使正交光幕位于同一平面，即形成單站網(wǎng)格光幕。將兩站(或兩站以上)的網(wǎng)格光幕探測部件光幕調節(jié)至平行，可以實現(xiàn)對穿過光幕的目標穿越時間和位置的測量。

如圖1所示，所述光纖及光學透鏡固定結構整體為上下開口的中空的方形框結構，在方形框結構的上端面兩條相交的邊正交設置有兩個光纖固定槽1，在另外兩條相交的邊正交設置有兩個光學透鏡安裝槽2。在方形框結構上端面的四個角設置有四個多光幕拓展安裝孔3。

如圖2和圖3所示，光纖固定槽1整體為長方形槽，在底面上設置有光纖槽5，用于放置光纖。沿光纖槽5向方形框結構內壁方向開設有光纖固定槽狹縫4，用于保護光纖并透光。在光纖固定槽1中，光纖槽5上方的空間為光纖壓板安裝位6，用于安裝光纖壓板從而固定光纖。

如圖4和圖5所示，光學透鏡安裝槽2整體為“L”形槽，在“L”形的橫邊上設置有光學透鏡安裝位7，用于放置光學透鏡。沿光學透鏡安裝位7向方形框結構內壁方向開設有光學透鏡安裝槽狹縫8，光纖透過光學透鏡安裝槽狹縫8形成片光，防止雜光的干擾，使得光纖傳導的信號更容易準確識別。在光學透鏡安裝槽2的“L”形豎邊上的空間為透鏡壓板安裝位9，用于安裝透鏡壓板從而固定光學透鏡。

光電轉換處理部件包含與光纖數(shù)目相對應的光電轉換接口，內部配置控制及數(shù)據(jù)處理電路、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口，供電和通信傳輸線纜。光電轉換接口與網(wǎng)格光幕探測部件的光纖相連，實現(xiàn)對光幕變化情況的搜集和光電轉換功能，控制及數(shù)據(jù)處理電路則實現(xiàn)對裝置功能運行控制和數(shù)據(jù)處理，供電線纜與供電模塊實現(xiàn)對整套裝置的供電功能，通信線纜則連接光電轉換處理部件的數(shù)據(jù)傳輸接口與上位機，實現(xiàn)與上位機的通信。

上位機采用PC機實現(xiàn)，用于完成數(shù)據(jù)的可視化顯示和存儲。

本發(fā)明的工作原理如下：

將光纖依次排列在兩個正交方向的光纖固定槽1內，光纖尖端不可伸出光纖固定槽狹縫4，用壓板安裝在壓板安裝位6，對光纖束進行壓固處理。

光學透鏡安裝在光學透鏡安裝位7上，凸面向里，用透鏡壓板安裝在透鏡壓板安裝位9處，對光學透鏡進行固定。

打開外置激光光源，將光源固定于透鏡焦點處，調節(jié)兩光纖出光光幕，使其在同一平面正交，而后將向光纖固定槽1內灌硅膠固定。

當對兩站(或多站)網(wǎng)格光幕探測部件進行連接配合時，采用需要長度的連桿，利用多光幕拓展安裝孔3旋緊固定。

所有光纖另一自由端裝配有光電轉換接頭，將其按照序號連接到光電轉換處理部件上，將光電轉換處理部件電纜連接電源，通信線纜連接光電轉換處理部件與上位機。閉合光電轉換處理部件電源開關，激光通過透鏡在多光幕測試區(qū)域形成光幕，打開上位機，即可進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對目標運動情況的測量。

上面結合實施例對本發(fā)明的實施方法作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容均可以采用現(xiàn)有技術。