[发明专利]多普勒测速器

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备领域，特别地，是涉及一种电子测速器。

背景技术

目前的测速仪主要有光学测速仪和声波测速仪，该两种测速仪均属于相对测速仪，亦即只能以测速头为参考，测探出被测物体相对于探测头的速度，其原理是：探测头向被测物体连续发送信号，根据两次信号的往返时间差，以及信号的传播速度，即可算出被测物体相对于探测头的速度，然而，目前的这种测速仪却无法算出自身的速度，因此，在一些特殊情况下，无法用于探测移动目标的绝对速度，如，在警车追赶超速车辆时，警车内的测速装置就无法直接测量出超速车辆的实际速度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多普勒测速器，该多普勒测速器可以在移动状态下，测量出被测目标的绝对速度，从而适应各种状况下的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该多普勒测速器包括声波收发器、频率分析器、运算器；在每次测量过程中，所述声波收发器向被测目标发送两次声波信号，第二次声波信号在第一次声波信号返回后发送；所述频率分析器分析出两次声波信号对应的返回信号的频率；所述运算器根据两次声波信号发送的时间间隔、每次声波信号的往返时间、任意一次声波信号对应的返回信号的频率，计算出被测目标的绝对速度。

该多普勒测速器中，运算器的具体计算过程如下：假设测速器自身的速度为矢量v1，被测目标的速度矢量为v2，声波在空气中的速度为v，两次声波信号的发射频率为f1，对应的返回频率为f2（两次返回频率理论上相等），第一次声波信号的往返时间为t1、第二次往返时间为t2，两次声波信号发射的时间间隔为Δt，第一次声波信号发射时，测速器与被测目标之间的距离为L；前述参数中，v1、v2、L为未知量，其余均为已知量；根据运动学原理及多普勒原理，可以得到如下方程：

L/(v-v2)+[L+L(v2-v1)/(v-v2)]/(v+v1)=t1 ①

LX/(v-v2)+[ LX + LX (v2-v1)/(v-v2)]/(v+v1)=t1 ②

f2=[(v-v2-v1)f1/(v+v2)]*[(v-v2)/(v+v2+v1)] ③

    其中，LX=L+Δt(v2-v1)

联立以上方程，构成包含三个方程三个未知数的方程组，即可解得v1、v2，从而得出被测目标的绝对速度v1+v2。

本发明的有益效果在于：该多普勒测速器在工作时，同时对声波往返信号的时间变化以及频率变化推算出被测目标的绝对速度；其在移动和固定状态下，均可以对目标进行准确测速，可适应各种工作状况。    

具体实施方式

下面对本发明进一步说明：

本多普勒测速器包括声波收发器、频率分析器、运算器；在每次测量过程中，所述声波收发器向被测目标发送两次声波信号，第二次声波信号在第一次声波信号返回后发送，但两次声波信号发送的时间间隔不宜相隔太长，以免被测目标和测速器的移动速度变化过大，一般地，第二次声波信号可以在接收到第一次声波信号的返回信号后0.5秒内发送。

所述频率分析器分析出两次声波信号对应的返回信号的频率，理论上，两次声波信号对应的返回信号频率是相等的，因为，在短时间内，被测目标的速度、测速器的速度可以认为是稳定的，而声波信号在空气中的速度亦是恒定的，根据多普勒原理，返回信号的频率与被测目标、测速器之间的距离无关，故而两次返回信号的频率相等。

所述运算器根据两次声波信号发送的时间间隔、每次声波信号的往返时间、任意一次声波信号对应的返回信号的频率，计算出被测目标的绝对速度。所述运算器的具体计算过程如下：假设测速器自身的速度为矢量v1，被测目标的速度矢量为v2，声波在空气中的速度为v，两次声波信号的发射频率为f1，对应的返回频率为f2（两次返回频率理论上相等），第一次声波信号的往返时间为t1、第二次往返时间为t2，两次声波信号发射的时间间隔为Δt，第一次声波信号发射时，测速器与被测目标之间的距离为L；前述参数中，v1、v2、L为未知量，其余均为已知量；根据运动学原理及多普勒原理，可以得到如下方程：

L/(v-v2)+[L+L(v2-v1)/(v-v2)]/(v+v1)=t1 ①

LX/(v-v2)+[ LX + LX (v2-v1)/(v-v2)]/(v+v1)=t1 ②

f2=[(v-v2-v1)f1/(v+v2)]*[(v-v2)/(v+v2+v1)] ③

    其中，LX=L+Δt(v2-v1)