基于激光探测技术的小型化弹丸测速系统 2.docx
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基于激光探测技术的小型化弹丸测速系统2
1绪论
1.1研究背景
光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴的检测技术。
它主要利用电子技术对光学信号进行检测,并进一步传递、储存、控制、计算和显示,光电检测技术在国民经济的各个行业中起着举足轻重的作用,无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测,现代光电子技术无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今检测技术发展的主要方向。
自从激光出现以后,电子学领域的许多探测方法被引入,使测量灵敏度和测量精度得到大大提高;光纤技术的出现,使调制的方法增多,接受更为方便,同时他能进入物体内部,扩大了测量范围,提高了测量精度;CCD固体摄像头的出现,由于它是成像的,又很容易和计算机连接,利用图像处理技术,可以提高测量信噪比,并扩大测量范围,目前他正全面的改造着传统的光学测量法。
目前光电检测抗干扰技术主要应用于靶场测试,而弹丸速度测量是靶场测试的主要内容,弹丸飞行速度是弹道特性的一个重要参数之,也是枪炮、火药生产研制单位的一个重要技术指。
传统的测试方法主要可分为接触法和非接触,接触法包括网靶法、钢板靶法等,非接触法包括圈靶、天幕靶、光幕靶、声靶等测试方法。
接触法往会影响弹道特性,并且不能用作连发测试场合,于接触法测试场合的局限性,目前非接触法的应越来越广泛。
国内靶场主要采用光幕靶和天幕靶,相对而言,光幕靶由于其低价格、高试精度、高可靠性的特点,逐步成为靶场测试系统一个重要的组成部分。
目前国内科研人员已研制出大靶面红外测速光幕靶,已逐步用在国内各个靶场。
此外,参考国内外诸多文献,现有光幕靶在抗干扰方面主要中在抗蚊虫干扰、抗震动干扰、抗外界自然光干扰、抗炮口火光干扰等。
1.2常用测试方法
1.2.1线圈靶
线圈靶是采用定距测时法测量弹丸运动速度常用的区截装置之一。
要求待测运动体必须是导磁体,线圈靶分感应式线圈靶和励磁式线圈靶两种。
前者需将弹丸事先磁化,当它穿过线圈靶时,造成线圈内磁通量变化,在线圈内产生感应电动势,形成区截信号。
后者有两组线圈,内层为励磁线圈,工作时通入直流励磁电流,产生一个恒定磁场。
外层为感应线圈,被测弹丸不需事先磁化,当弹丸穿过线圈时,造成感应线圈的磁通变化,产生感应电动势,形成区截信号。
用1对线圈靶与1台计时仪相配用构成的测速系统如图1.1所示
图1.1线圈靶测试系统
1.2.2光电靶
光电靶由光学系统、光敏元件、处理电路及机械结构四部分组成,按测试的参数可将光电靶分为光电测速靶和光电立靶,在光电测速靶中,按光源又可分用自然光源的天幕靶和使用人工光源的光幕靶,天幕靶按测试方式可分为水平天幕靶、仰角天幕靶,按天幕靶的光学系统视场大小可分为普通靶和广角天幕靶。
现在分别讨论天幕靶和光幕靶的工作原理。
1)光幕靶的光幕主要由发光部分、接收部分和处理电路三部分组成。
发光部分包括灯泡、透镜;接收部分包括狭缝、聚光系统、光电管。
灯泡发出的光经透镜和狭缝光阑的作用,便可形成一个具有一定厚度的光幕,一旦有物体快速进入光幕,遮住了进入狭缝的部分光线,则通过狭缝后聚光系统而到达光电管的光通量便发生变化。
此时,光电管所在电路中会产生正比于该光通量变化的电信号,处理电路将此信号放大、整形,最后输出脉冲。
测速时,两台光幕靶与一台测时仪配合,其测速原理与天幕靶相同。
如图1.2所示
图1.2光幕靶工作原理
2)天幕靶,顾名思义,它是利用太阳光在大气中的散射光做光源,它的靶面像一个倒挂在空中的幕帘而得此名,如图1.3所示。
天幕靶分为水平天幕靶和仰角天幕靶两种,前者只能用于测量以水平方式或射角小于5°时发射的弹丸的速度;后者除了可以测量小射角的弹速外,还可以用于测量射角大于5°时弹丸的速度,仰角天幕靶的使用适应性比水平天幕靶强得多。
图1.3天幕靶工作原理图
1.2.3激光测速靶
激光测速靶是一种有效的弹丸速度测试装置,激光测速靶采用半导体激光器作光源,经准直扩束后,在一个方向上以一定的发散角展成扇形光幕,再用圆弧柱面镜(横截面为圆弧作为光幕反射镜,若E点处放置半导体激光器,半导体激光光幕平面垂直于圆弧柱面母线入射,合理设计光学系统,能保证从E点发射的光线经柱面镜反射后会聚到F点。
当弹丸飞过有效靶区时,进入光电检测器件的光通量将发生变化,光电检测器件将该光通量的变化转化为电信号,经信号处理电路获得触发计时脉冲,用两套上述相同的激光光幕就可构成一套区截装置,可获取弹丸通过两个光幕的时间间隔,通过接口电路,根据靶距由计算机进行数据处理,得到弹丸的飞行速度。
图1.4激光测速靶工作原理
1.3本课题要解决的问题
在恶劣的环境下,比如野外全天候的工作环境和存在爆炸冲击、烟雾等恶劣干扰因素。
光电检测系统的抗干扰性、可靠性、精确度等问题在弹丸测速方面显得得至关重要。
因此在整个研究过程中需要解决以下几个问题:
1)设计抑制环境光干扰的遮光系统及电路;
2)设计抑制蚊虫误触发的程序算法;
3)设计减小震动的减震结构;
4)选择对爆炸火光有效抑制的光源及滤光装置。
2光电检测系统关键技术和工作原理
2.1检测系统光源的选择
光源的选择是个重要内容,选择何种光源,决定了接收部分采用何种接收器,放大下用何种电路结构。
一般我们采用人工光源,为了形成均匀光幕。
可用点光源经过透镜组形成均匀光幕,或使用小口径平行光管产生均匀光幕,系统一般采用点光源经过透镜组形成均匀光幕。
常用点光源有发光二极管和激光光源:
2.1.1发光二极管光源特性
发光二极管(LED)体积小,重量轻,发光效率高,是比较理想的发光器件。
发光二极管是由
-
族化合物,如GaAs9(砷化镓)、GaP(磷化镓)等半导体制成的,其核心是P-N结。
发光二极管(LED)是少数载流子在P-N结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源,也称注入式场致发光光源。
发光二极管具有很小的发光面可以认为是点光源。
发光二极管的特征参数:
外量子效率、伏安特性、光出射度与电流密度的关系、光谱特性、响应时间。
发光二极管的电流-电压特性与普通二极管基本相同。
对于正向特性,电压小于阈值电压是基本没有电流,当电压超过阈值电压是发光二极管开始发光。
此时发光二极管的光出射度基本上正比于电流密度。
由于环境温度对发光二极管的光出射度的影响很大,由于热损耗使光出射度达到热饱和,使用时炫耀考虑。
发光二极管的发光原理:
在外加正向偏压的作用下,p区的空穴和n区的电子向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,在P-N结附近产生导带电子和价带空穴的复合。
每一次复合将释放出与材料性质有关的一定复合能量,复合能量以热能、光能或部分热能和部分光能的形式释放。
发光二极管的响应时间是指输入电流信号后发光或熄灭的时间。
反应了对引起发光电流信号响应快慢的能力。
发光二极管的上升时间随电流的增大而近似指数变化,响应时间一般很短。
2.1.2激光光源特性
激光具有单色性好、方向性好、高亮度、高相干性的特点。
激光的工作原理决定了激光的特性。
激光器一般有工作物质、谐振腔和泵浦源组成。
其中泵浦源提供能量使处于低能态的粒子激发到高能态,构成粒子数反转,这是产生激光的必要条件。
谐振腔起到选模的作用,高能态的粒子受激辐射并在谐振腔中选模作用下的到能量放大。
目前激光器有:
气体激光器、固体激光器、染料激光器、半导体激光器等。
半导体激光器是以半导体材料为工作物质的激光器,它是利用半导体中的电子光跃迁引起光子受激发射而产生的光振荡和光放大。
半导体激光器具有以下优点:
1)体积小、重量轻
半导体激光器的本身体积非常小。
即使包括必要的散热片和电源装置也能够成为非常小的小型系统。
2)可注入激励、穿透性强、室温下可连续振荡
用几伏的低电压注入毫安级的电流就能够驱动。
除电源以外不需要其它的激励设备和部件。
因为电功率直接转换成输出光功率,所以能量效率高,在水中的穿透性强。
在室温状态附近的温度范围内大多数半导体激光器能够连续振荡。
3)相干性高
用单横模的激光器可以得到空间上相干性高的输出光。
利用光栅的分布反馈型激光器和分布布拉格反射型激光器中可得到亚兆赫的窄谱线宽度,能够得到稳定的单纵模激射,从而得到时间上的高相干性。
4)波长范围宽、增益带宽、可直接调制
适当地选择材料,在红外到可见光很宽的波长范围内能够实现任意波长的激光器。
即使是一种半导体激光器,能够得到光放大的波长范围也是很宽的。
因此在这个范围可以任意选择波长,能够实现波长调谐激光器,也能够实现宽带光放大器。
把信号重叠在驱动电流上,可以调制振荡强度、频率和相位。
5)能够产生超短光脉冲
采用增益开关和锁模等方法,以简单的系统结构就能够获得从纳秒(ns)到皮秒(ps)的超短脉冲。
6)可靠性高、可单片集成化
由于半导体激光器是小型、单片状,所以具有牢固的机械结构。
又因为半导体激光器没有磨损的因素,所以不需要维修,而且寿命长,因此可靠性高。
因为半导体激光器具有体积小、重量轻,可注入激励,可靠性高的特点,所以能够把同种的半导体激光器集成在同一衬底上。
另外用同种半导体材料可以制成光探测器、光调制器和电子电路元件,就可以得到单片集成的高性能器件。
2.2光电探测器件的选择
2.2.1常用光电探测器件
根据光电探测器在光电转换机理上的差别可分为外光电效应和内光电效应两种。
基于外光电效应的器件有光电管、光电倍增管等。
这些器件的光电阴极接收到入射光子后,吸收光子的能量可使电子完全脱离光电阴极,故称为外光电效应。
内光电效应的机理是:
对于一些半导体材料,虽然入射光量子的能量不足以使电子逸出材料表面,却足够使被激发材料内的电子变得更加活跃,从而使该种材料的电性质发生明显的变化。
在实际中常用的光电探测器有光电二极管、光电三极管和光电池。
选取合适的光电探测器需要对以下一些性能参数进行考虑:
响应度(积分灵敏度)、光谱响应率、等效噪声功率和探测度、响应时间和频率响应等。
1)光电二极管又叫光敏二极管,是一种将光信号转换成电信号的特殊二极管。
2DU型硅光电二极管以轻掺杂、高阻值的p型硅材料做基底,在p型基底上扩散五价元素磷形成重掺杂的n+型层,厚度约为2μm,p型硅和n+型硅接触形成P-N结,重掺杂形成的P-N结较宽以保证吸收更多的入射光照。
在n+区引出正极,并涂以透明的SiO2作为保护膜,膜厚度约0.7μm,具有防潮抗反射作用,基底镀镍蒸铝之后引出负电极。
在制作过程中,在光敏面上涂一层SiO2保护层过程中容易沾污一些杂质正离子(如n+、K+、H+),在正离子作用下形成反型层,即使没有光入射,在外加反向偏压作用下也有表面漏电流形成,漏电流可达微安级,是暗电流的重要组成部分,同时也是产生散粒噪声的主要原因,影响探测极限。
为减小漏电流在氧化层中间也扩散一个环形P-N结将受光面包围起来称为环极。
环极电位高于前极电位消除表面效应。
图2.1硅光电二极管结构示意图
图2.2硅光电二极管基本电路
如图2.3示,给二极管的P-N结加上反向电压,即N区接正极,P区接负极。
结区(也称耗尽层)加厚,没有电流通过。
当有光照时,如图2.5所示,结区附近产生的电子空穴对在结电场的作用下向相反方向运动,于是形成了光电流,在负载电阻上即可形成电压信号输出。
图2.3二极管的反向偏
图2.4电子空穴运动反向示意
图2.5光照下的P-N结
光电二极管有各种各样的外形和大小。
有些光电二极管带有透镜,有些带有光学滤波片。
有些光电二极管设计用于高速响应的场合,有的光电二极管的感光面积大感光灵敏度高,也有的感光面积较小感光灵敏度低一些。
但光电二极管的感光面积增大,响应速度将会变慢。
2)光电三极管是在光电二极管基础上发展起来的。
光电三极管与普通三极管相似都具有电流放大作用,但是集电极电流不只是受基极电路的电流控制,还受光的控制。
光电三极管有光窗,pnp型成为3DU型光电三极管,npn称为3CU光电三极管。
和普通三极管一样,光电三极管的参数也包括最大击穿电压、最大额定电流和最大额定功耗。
通过光电三极管集电极的电流Ic的大小取决于辐射光的强度、元件的直流放大倍数和外加基极电流的大小(对三引脚光电三极管而言)。
一个用光来控制其集电极至发射极电流大小的光电三极管,即使把它放在黑暗中,仍有一个称为暗电流的小电流通过该元件,暗电流通常忽略不计(几纳安数量级)。
光电三极管的系统光电灵敏度较高,但由于光电三极管本身特性,系统响应频率不会很高。
图2.6NPN型光电三极管结构原理图
图2.7NPN硅光电三极管基本电路和工作原理图
3)光电池是一种特殊的半导体二极管,能将可见光转化为直流电。
有的光电池还可以将红外光和紫外光转化为直流电。
光电池是太阳能电力系统内部的一个组成部分,太阳能电力系统在替代现在的电力能源方面正有着越来越重要的地位。
最早的光电池是用掺杂的氧化硅来制作的,掺杂的目的是为了影响电子或空穴的行为。
其它的材料,例如CIS,CdTe和GaAs,也已经被开发用来作为光电池的材料。
有二种基本类型的半导体材料,分别叫做正电型(或P型态)和负电型(或N型态)。
在一个PV电池中,这些材料的薄片被一起放置,而且他们之间的实际交界叫做P-N节。
通过这种结构方式,P-N节暴露于可见光,红外光或紫外线下,当射线照射到P-N节的时候,在P-N节的两侧产生电压,这样连接到P型材料和N型材料上的电极之间就会有电流通过。
一套PV电池能被一起连接形成太阳的模组,行列或面板。
用来产生可用电能的PV电池就是光电伏特计。
光电伏特计的主要优点之一是没有污染,只需要装置和阳光就可工作。
2.2.2光电二极管的选择
为了保证光电探测系统具有很高的响应速度,必然要求所选择的光敏管的响应速度要足够的快,即要选择结电容非常小的光敏管。
另外由于半导体激光器发出的光是具有一定直径的小光斑,而非理想的点光源,经柱面镜展光后实际成为具有一定发散角的线光源,必然会形成面积较大的光斑,这时若选用小面积光敏二极管,则会使一部分反射光落在光敏接收面之外,这样,当子弹从有效靶区的边缘穿过时,就会发生变化的光信号部分没有被光敏管探测到,即通常所说的未捕捉到信号从这个角度考虑有两种解决方案:
其一,用透镜将光斑会聚后再由小面积光敏管接收,但是,这样一方面使结构复杂化了另一方面,光斑会聚后能量集中,容易使小面积光敏管在静态时饱和,当小钢珠飞过时,光的变化量本身就很微弱,有可能还不足以使光敏管脱离饱和状态,也就不会有响应若选用大面积光敏管,既不用会聚透镜,又不易饱和,实验中使用的是大面积光敏管。
2.2.3光电二极管的工作方式
光电二极管可以有两种工作模式:
光伏模式和光导模式。
两种工作模式的电路形式如图2.8和2.9所示:
图2.8光伏模式
图2.9光导模式
光伏工作模式中,光敏二极管未加偏置,而光导模式中,光敏二极管被反向偏置到底选择哪种方式,取决于系统对速度的要求及对暗电流的允许程度。
光伏工作模式,暗电流小,光导工作模式中,反偏可以减小结电容,提高响应速度,增大光敏二极管的线性度。
光敏管与后级运算放大器构成电流--电压转换器,反馈电阻应仔细选择,因为它会影响信号的输出幅度及响应带宽上述电路的输出Uout为:
(2.1)
式中,IL为光敏二极管信号电流;Rf为反馈电阻阻值;R为光敏二极管在选用的半导体激光器发射波长上的响应度,单位A/W。
P0为人射到光敏二极管光敏面上的光功率,单位W。
2.3光电检测的关键技术---前置放大电路
2.3.1前级放大电路
前级放大器要完成的功能是实现电流--电压的转换,并有一定的放大作用,是信号处理的最前级,其性能的好坏直接影响整个系统的优劣。
图2.10是设计的前级放大电路。
光电管经反偏,通过电容1C1耦合,场效应管T1和三极管T2组成复合放大,再经T3反相放大,输出为Vo,Vo作为主放大器的输入。
放大倍数约50倍。
主放大器由运放组成,放大倍数约100倍。
图2.10前级放大电路
2.3.2主放大电路
主放大器的作用是将前级放大器输出的微弱信号进一步放大。
放大器是对输入的电信号进行放大处理,以一定的放大增益放大信号的幅值。
放大电路中主要用到的器件是信号放大器。
不同的放大器均有各自不同的特性,但是它们作为放大使用时,常见的工作方式有三种:
同相放大、反相放大和差分放大。
放大器的工作方式的典型电路分别如图2.11、2.12和2.13所示。
放大器的增益是指放大器工作在特定的状态下对信号的放大能力,即是放大倍数。
图2.11同相输入放大
图2.12反相输入放大
图2.13差分输入放大
2)主放大电路
主放大电路总放大倍数预定在100倍左右,采用两级放大。
如图2.14所示。
在一级放大时,为抑制噪声和共模信号,不宜设置过高的放大比,一般不超过10倍。
在第一级放大中,放大器U2选用BB公司的INAl28仪表放大器。
INAl28有很高的输抗,为1010Ω;增益在1~1000之间,接不同的管脚能得到不同的增益;电流、电压的噪声很低,为10-9数量级,对微弱信号几乎没有影响;共模抑制比最低为86dB,最高达到130dB。
由于前置放大和主放大电路第一级,已经很好地处理了共模信号和噪声,在主放大电路第二级的放大倍数可以较大,不会影响输出信号的特性。
虽然INAl28仪表放大器的性能优越,但是在多级放大中,不宜用在所有的放大级。
在进行电路调试时发现,在同时使用INAl28时,整个放大电路频率特性变差,输入信号的频率受到限制。
因此,在第二级U1为普通运算放大器CA3140,改善电路的频率特性。
通过试验验证,在第一级用INAl28仪表放大器,第二级CA3140运算放大器时,电路正常工作,放大的信号能够满足要求。
图2.14主放大电路
2.4光电检测关键技术---噪声与降噪处理
检测路的设计要从三方面考虑。
一,要求信噪比高;二,要求被测信号无频率失真;三,要求信号传输功率最大。
光电检测电路的噪声主要是光电探测器的噪声。
2.4.1噪声的分类
光电探测器的噪声总体上可以分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。
1)散粒噪声
探测器件中的散粒噪声是由光生载流子形成和流动密度的涨落造成的,在低频
和中频时散粒噪声与频率无关,但在高频时则与频率有关哪。
散粒噪声的量值不取
决于温度,而是由流过器件的平均电流决定的,若器件的通频带为
,则它的散粒
噪声电流和噪声电压均方值分别为
(2.2)
(2.3)
式中:
q—电子电荷量
I—光电流
、暗电流
及背景光电流的平均值
相应的噪声电流有效值
和在负载电阻上引起的噪声电压
分别为
(2.4)
(2.5)
可以看出,散粒噪声与通频带鲜及Io。
值可有效地降低
散粒噪声。
2)电阻热噪声
光电探测器本质上可用一个电流源来等价,这就意味着探测器有一个等效电阻R,噪声电流在电阻内流通,电阻两端就产生了起伏的变化的噪声电压,由于这种噪声是自由电子的热运动所产生的,通常把它成为电阻热噪声。
实验和理论分析证明,电阻热噪声作为一种起伏噪声,它具有极宽的频谱。
从零频开始,一直延伸到1013~1014HZ以上的频率,而且它的各个频率分量的强度是相等的。
在放大器中,只有位于放大器通频带内一部分噪声才能通过或得到放大。
所以电阻的噪声是很小的,只有放大器的放大量很大,有用信号又很小,它才有可能成为影响信号质量的主要因素,而且频带越宽,温度越高,阻值越大,产生的噪声也就越大。
3)1/f噪声
所有探测器中几乎都存在这种噪声。
它的特点是:
频谱集中在低频范围且功率谱密度与频率近似成正比,在高频工作时,通常考虑它的影响。
主要出现在大约1KHz以下的低频域,探测器表面的缺陷或不均匀,对这种噪声的影响很大,所以有时也称为表面噪声或过剩噪声。
一般来说,只要限制低频端的调制频率不低于lKHz以下,这种噪声就可以防止。
本设计选用的是PIN集成光电接收组件,它具有灵敏度高,带自动增益控制,动态范围宽,线性度高;暗电流小于10nA,结电容小,Cj=1pF,频率响应特性较好。
2.4.2降低噪声的一些措施
1)选用低噪声的元器件在电子电路中,元器件的内部噪声起着重要的作用,因此要选用低噪声的元器件。
在元器件方面,宜采用低噪声的FET代替三极管BJT;选用低噪声集成运放,如OP-27等。
同时应避免用高阻值的电阻。
为减小1/f噪声,常选用饶线式的电阻,其次是金属膜电阻。
2)选择合适的晶体管放大器的直流工作点因为晶体管放大器的噪声系数与晶体管的直流工作点有很大的关系,合适选择直流工作点,有助于降低晶体管的噪声。
3)选择合适的信号源内阻放大器的噪声系数与信号源内阻有关,当信号源内阻为某一最值时,噪声系数Nf可达到最小值。
4)为了减少内部热噪声的影响,提高放大器输出端的信噪比,还可选用无噪声偏置放大电路,
3光电检测抗干扰方案的设计
通常情况下光幕靶进行弹丸测速都是在恶劣检测的环境下进行的,比如:
野外全天候的工作环境和存在爆炸冲击、烟雾等恶劣干扰因素,那么光电检测系统的抗干扰性、可靠性、精确度等问题显得至关重要。
目前国内科研单位已研制出大靶面红外测速光幕靶,已逐步应用在国内各个靶场。
现有的光幕靶在抗干扰方面已做了大量的研究,主要集中在抗蚊虫干扰、抗震动干扰、抗外界自然光干扰,抗炮口火光干扰的相关设计。
3.1抑制环境光干扰的遮光系统及电路的设计
弹丸飞行速度是弹道特性的重要参数之一,而炮口火光很强或弹尾携带火光的弹丸穿过光幕时也会引起光敏管的大幅度响应,影响弹丸过靶波形中的特征点,使测试精度降低,甚至淹没弹丸过靶信号;同时,环境光过大会使探测器处于饱和状态而没有信号输出。
下面我们提出一种抗干扰光电靶的方案,并采用一系列抗干扰光的措施,抑制干扰光对测试信号的影响。
3.1.1光电靶总体设计方案
光电测速靶采用定距测时法原理,它是弹丸在通过精确已知间距为Δs的两点时,产生两个电信号,并利用它们去控制测时仪器,测出弹丸通过这段距离所需时间Δt,然后根据速度定义公式v=Δs/Δt计算出弹丸通过这段距离的平均速度。
光电靶测速系统由半导体激光器、光学系统、光电探测器、处理电路及机械结构五部分组成。
光电靶整体系统结构原理图如图所示,为了提高测试可靠性,系统由Q1与T1、Q2与T2分别形成一区截装置,Q1与Q2、T2与T1间的距离确定且相等。
弹丸飞行穿过各光幕区时,分别阻挡部分光线,光敏管将变化的光通量转化成电流信号,经光电放大器放大形成弹丸过靶信号,由4通道数据采集卡采集到计算机。
精确测得Q1与T1、Q2与T2间靶距S1与S2,专用数据处理软件根据过靶信号波形的特点合理选择计时时刻,根据采样速率计算出被测物体穿过Q1与T1,Q2与T2间的时间间隔Δt1,Δt2,从而获得两个速度值v1,v2。
系统根据v1与v2的一致性进行自比对,确保测试数据的可靠性;两套区截装置同时工作,避免某一光幕由于未知原因未捕获到数据而导致测试失败。
实测前,计算机发送一定宽度的自检脉冲,经过一系列处理,使整个系统的各个环节都得到自检,确保系统状态正常。
图3.1新型激光光电测速系统
3.1.2大面积光幕技术
近年来,随着半导体技术的飞速发展,半导体光源和半导体光敏检测器件被广泛的应用。
先前的光电测试方法大多是采用半导体激光器、球面反射镜、带透镜会聚的光敏探测器件和原向反射屏形成有效光幕区,但是这种设计结构比较复杂和笨重[6]。
本系统中选用半导体激光器、中心带激光出射孔的大面积光敏二极管阵列和原向反射屏形成大面积有效光幕区。
如图3.2所示,
图3.2原向反射屏式大面积有效光幕区的形成方法
采用中心带有激光出射孔的大面积光敏二极管阵列作为光敏
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