一种光纤测速装置

摘要

本发明涉及一种光纤测速装置，用于测量高速运动物体的速度，所述的测速装置包括光纤、圆柱导杆、激发光源、信号采集仪和信号处理器，待测的运动物体在圆柱导杆内运动，所述的激发光源分别通过光纤与圆柱导杆和信号采集仪连接，所述的信号采集仪与信号处理器连接，当进行光纤速度测试时，待测的运动物体在圆柱导杆内运动，圆柱导杆上的光纤的通信受到运动物体的阻断从而发出脉冲信号，信号采集仪接收该脉冲信号并发送给信号处理器进行处理并显示，最终得到运动物体的运动速度。与现有技术相比，本发明具有结构简单、成本低、测量精度高、范围大、实用性强、灵活性高等优点。

权利要求

1.一种光纤测速装置，用于测量高速运动物体的速度，其特征在于，所述的测速装置包括光纤(2)、圆柱导杆(4)、激发光源(3)、信号采集仪(5)和信号处理器(6)，待测的运动物体(1)在圆柱导杆(4)内运动，所述的激发光源(3)分别通过光纤(2)与圆柱导杆(4)和信号采集仪(5)连接，所述的信号采集仪(5)与信号处理器(6)连接，所述的激发光源(3)的数量为1个，所述的圆柱导杆(4)上设有多组测量端口，相邻的测量端口间通过光纤(2)依次连接，首测量端口通过光纤(2)与激发光源(3)的光源输出端连接，尾测量端口通过光纤(2)与激发光源(3)的光源输入端连接，所述的多组测量端口之间的间距为固定间距，所述的固定间距为等固定间距或设定的间距，所述的测量端口包括一对正对设置的光纤接收端，并且在一对光纤接收端之间设有光通路，所述的光纤接收端与光纤(2)连接；

当进行光纤速度测试时，待测的运动物体(1)在圆柱导杆(4)内运动，圆柱导杆(4)上的光纤(2)的通信受到运动物体(1)的阻断从而发出脉冲信号，信号采集仪(5)接收该脉冲信号并发送给信号处理器(6)进行处理并显示，最终得到运动物体(1)的运动速度。

2.根据权利要求1所述的一种光纤测速装置，其特征在于，所述的圆柱导杆(4)的形状包括直线型和弯曲型。

3.根据权利要求1所述的一种光纤测速装置，其特征在于，所述的信号采集仪(5)内设有高采样频率的采集卡。

说明书

一种光纤测速装置

技术领域

[0001] 本发明涉及光纤传感与测速技术领域，尤其是涉及一种光纤测速装置。

背景技术

[0002] 在目前已有的光纤测速装置中，一般采用一个光纤接收器，利用反光片经过的时间差计算速度，然而这只能针对低速而言，对于较高速运动的物体，此系统的灵敏度无法达到要求，不能得出高速运动的速度参数。

[0003] 现有对每秒几百米到几千米的高速运动物体的速度进行精确测量一直是个难点，对于现有的高速及超高速测速装置，存在测量过程复杂并且需要多次重复过程，进度还不高，设备复杂，成本高。

[0004] 中国专利CN201010112884公开了全光纤测速系统，该系统包括激光器、环行器、自聚焦透镜，自聚焦透镜端面为部分透射端面，环行器连接有初相位探测装置和参数计算装置，激光器发出的激光经过环行器的第一端口、第二端口到达自聚焦透镜后形成反射光和传感光，并从环行器的第三端口输出后进入初相位探测装置，是系统工作在确定角度，参数计算装置获取光电流强度随时间变化得到相位时间的变化进而测出速度与加速度的运动参数，但是该装置的结构复杂，操作繁琐，不利于测量。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、成本低、测量精度高、范围大、实用性强、灵活性高的光纤测速装置。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种光纤测速装置，用于测量高速运动物体的速度，所述的测速装置包括光纤、圆柱导杆、激发光源、信号采集仪和信号处理器，待测的运动物体在圆柱导杆内运动，所述的激发光源分别通过光纤与圆柱导杆和信号采集仪连接，所述的信号采集仪与信号处理器连接；

[0008] 当进行光纤速度测试时，待测的运动物体在圆柱导杆内运动，圆柱导杆上的光纤的通信受到运动物体的阻断从而发出脉冲信号，信号采集仪接收该脉冲信号并发送给信号处理器进行处理并显示，最终得到运动物体的运动速度。

[0009] 所述的圆柱导杆上设有多组测量端口，相邻的测量端口间通过光纤依次连接，首测量端口通过光纤与激发光源的光源输出端连接，尾测量端口通过光纤与激发光源的光源输入端连接。

[0010] 所述的多组测量端口之间的间距为固定间距，所述的固定间距为等固定间距或设定的间距。

[0011] 所述的测量端口包括一对正对设置的光纤接收端，并且在一对光纤接收端之间设有光通路，所述的光纤接收端与光纤连接。

[0012] 所述的圆柱导杆的形状包括直线型和弯曲型。

[0013] 所述的激发光源的数量为1个。

[0014] 所述的信号采集仪内设有高采样频率的采集卡。

[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0016] 一、结构简单、成本低：本测速装置的精度依托于光纤传播过程中光路被阻断产生脉冲信号的速度和信号采集装置的时间分辨力，配合高采样频率的采集卡，可以同时得到高精度和高稳定度的数据，降低了成本，增加了可靠性和使用的简便性。

[0017] 二、测量精度高、范围大：本发明不仅能够测量弯曲轨道内运动物体的速度，而且仅使用一个激发光源能够避免已有测速装置中多器件精度差别造成的测量误差。具有测量精度高、测量范围大、可作逐段瞬时测量、非接触测量等优点。

[0018] 三、实用性强，本装置还可通过添加多组光纤接收器测高速运动的物体在不同位移段的速度，对高速精确测量有重大意义，使用本测速系统结构简单，可很容易地做到精确渐变的测量，且造价低廉。

[0019] 四、灵活性高：本装置可独立进行测试，也可以装配到仪器上配合仪器对运动物体进行测试，灵活性较高。

附图说明

[0020] 图1是本发明的结构示意图。

[0021] 图2为实施例中第一组光纤的脉冲测试图。

[0022] 图3为实施例中第二组光纤的脉冲测试图。

[0023] 其中，1、运动物体，2、光纤，3、激发光源，4、运行导轨，5、信号采集仪，6、信号处理器。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0025] 实施例：

[0026] 如图1所示，激发光源3与光纤2连接，其中激发光源3的a端为光源输出端，激发光源3的b端为光源输入端，通过多段光纤的连接，可以以多组形式进行多段测速。运行导轨4上设有与光纤连接的接口，并保证接口的轴中心对称，确保光纤传输线路在同一水平线。光纤2与激发光源3的b端连接，经激发光源3与信号采集仪5及信号处理器6连接，进行后续的数据采集及处理。

[0027] 运动物体1在运行导轨4中为运动状态时，运动物体1在圆柱杆中为运动状态时，各组光纤2所形成的通路阻断，信号采集仪5接收到一个脉冲信号，并通过信号处理器显示出来。同理通过下一组光纤时也会产生一个脉冲信号，信号采集仪5可采集两个脉冲信号产生的时间，通过计算出时间差，配合设定的同侧光纤2之间的间距，可以直接计算出运动物体在此阶段的速度值。

[0028] 将一运动物体1依照运行导轨4做自由落体实验，通过两组光纤2时，信号采集仪5接收到脉冲信号，并由信号处理器6显示出来，如图2及图3所示。两组光纤的间距为19.5cm。

[0029] 如图2所示，△t＝0.13s，可计算得平均速度为1.5m/s。

[0030] 如图3所示，△t＝0.06s，可计算得平均速度为3.25m/s。