[发明专利]基于多普勒效应的测速传感器及其标定方法与测量方法

说明书

本发明涉及一种基于多普勒效应的测速传感器及其标定方法与测量方法，所述测速传感器包括有激光器与激光束：激光器发射激光束，激光束入射至三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至第二反射面，反光镜接收第二反射面反射的激光并将激光束反射至棱镜，棱镜使所述反光镜反射的激光束发生折射，并透射出去，光电探测器接收经棱镜折射并射出的激光束，并测量其入射位置。本发明通过多普勒效应：指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，同时棱镜对不同波长的激光折射角不同，通过激光在光电探测器上入射位置的变化，从而计算出被测物体的速度。本发明测量结构简单，成本低，测量精度较传统方法有显著提高。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种基于多普勒效应的测速传感器及其标定方法与测量方法。

背景技术

近年来，随着半导体激光器与光电探测器的出现，使得激光三角法测量成为可能并且得以广泛应用。激光三角法测量是凭借三角波光学器件和高精度PSD(PositionSensitive Device，位置灵敏(敏感)探测器)，在物体进行了小幅运行时，通过光学三角进行放大，水平运行在光电探测器(PSD)上放大距离，从而在小范围内实现高精度的运行或速度测量。多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接收到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象，因此，利用多普勒效应可以进行速度测量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于多普勒效应的测速传感器及其标定方法与测量方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于多普勒效应的测速传感器，包括：

可随被测物体同步移动的三角反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光束，入射至三角反射镜的所述第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面；

反光镜，用于接收第二反射面反射的激光束，并使该激光束反射至棱镜；

所述棱镜，用于使所述反光镜反射的激光束发生折射，并透射出去；

光电探测器，用于接收从所述棱镜中透射出的激光束，并测量其入射位置；

处理系统，用于根据光电探测器接收到的激光的入射位置变化量计算出被测物体的运行量。

在进一步的方案中，所述三角反射镜附着在被测物体上，三角反射镜随着被测物体的移动而移动。通过直接将三角反射镜固定在被测物体上，既能达到波源和观察者相对位置发生变动的目的，又实现反射激光随着被测物体的移动而同步运动。

在进一步的方案中，所述三角反射镜的第一反射面与第二反射面的夹角为直角。第一反射面与第二反射面的夹角为直角时，入射至第一反射面的入射光线和从第二反射面出射的光线平行，从而有利于系统中各部件的布置，使整体结构尽可能小型化，也方便于被测物体的速度计算。

在进一步的方案中，所述棱镜的材质为光子晶体。光子晶体可以减少光的色散与衰弱。

在进一步的方案中，所述棱镜包括棱镜面一与棱镜面二，所述经反光镜反射的激光束入射至棱镜的棱镜面一，并发生折射，发生折射后的激光入射至棱镜面二时，棱镜面二使得激光再次发生折射，并使激光从棱镜面二射出。

另一方面，本发明同时提出基于多普勒效应的测速传感器的位置变化量与运动速度标定方法，步骤如下：

步骤一：在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：调整激光器、三角反射镜、反光镜、棱镜与光电探测器的位置关系，使得激光器射出的激光束入射至三角反射镜的第一反射面，经第二反射面反射后入射至反光镜，经反光镜反射至棱镜，经棱镜透射后被光电探测器接收；