[发明专利]基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法

说明书

本发明涉及基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法，所述测速传感器包括有激光束；分光镜，将入射的激光束分为激光束一与激光束二；反光镜，用于接收入射三角反射镜并被其反射的激光束一，并使激光束一反射至棱镜一；光电探测器一，用于接收经棱镜一折射并透射出的激光束一，并测量其入射位置；棱镜二，使激光束二发生折射，并透射出去；光电探测器二，用于接收透射出的激光束二，并测量入射位置。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，并通过激光束一在光电探测器一上入射位置的变化，从而计算出被测物体的速度，同时根据光电探测器二接收到激光束二的入射位置对被测物体的速度做出修正。

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修正式测速传感器及其标定与测量方法。

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)，在物体进行了小幅速度时，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位移或速度测量。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(大小)测量。然而激光器本身发射的激光束在不同时刻可能波长不同，目前市面上的测速传感器在计算速度时，无法判别激光器本身射出的激光束波长是否发生变化，如果激光器发射的激光束本身存在波长变化，那么将导致使得被测物体的速度大小计算出现误差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于多普勒效应的修正式测速传感器及其标定与测量方法。

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修正式测速传感器，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；

激光器，用于发射出激光束；

所述激光束，入射至分光镜；

所述分光镜，将激光束分为激光束一与激光束二；

所述激光束一，入射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一，并使该激光束一反射至棱镜一；

所述棱镜一，用于使所述反光镜反射的激光束一发生折射，并透射出去；

光电探测器一，用于接收从所述棱镜一中透射出的激光束一，并测量其入射位置；

棱镜二，接收由分光镜反射出的激光束二，使所述激光束二发生折射，并透射出去；

光电探测器二，用于接收从所述棱镜二中透射出的激光束二，并测量其入射位置；

处理系统，用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量，计算出被测物体的运行速度。

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，所述棱镜一与棱镜二的材质均为光子晶体。光子晶体可以减少光的色散与衰弱。