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使用光线干涉仪的速度测量方法及装置制造方法及图纸

技术编号:11527705 阅读:122 留言:0更新日期:2015-05-30 23:45
本发明专利技术是一种使用光线干涉仪的速度测量方法及装置。本装置的光干涉仪由封闭腔体、中空腔体2部分组成,中空腔体的光线传播方向和物体的运动方向互相平行,光线在中空腔体中产生光程差。将装置安装在测量物体上,光程差和物体的运动速度有比例关系。将光线接收装置安装在干涉屏上,测量出光程差的大小。用微处理器进行编程逻辑运算,反向计算出物体的运动速度。用3个这样装置组成xyz三维直角坐标系,可测量物体在x轴、y轴、z轴方向的运动速度。本装置可作为导航仪使用,用于飞船、飞机、火箭、导弹、轮船、汽车、火车上,测量它们的运动速度。

【技术实现步骤摘要】
使用光线干涉仪的速度测量方法及装置
本公开专利技术是一种使用光线干涉仪的速度测量方法及装置,属于电学

技术介绍
本专利技术装置的工作原理是利用光线干涉仪产生光程差,根据仪器的运动速度和光线干涉仪的光程差有正比的关系,以及根据光程差和干涉条纹的移动数量成正比关系。用光线接收装置测量干涉条纹的移动数量,反馈到微处理器计算出光程差,反向推算出仪器的运动速度。将仪器和测量物体安装固定在一起,就可以测量出物体的运动速度。本装置和测量的物体之间没有机械传动,无摩擦、无损耗,可大大的提高测量运动物体速度的精度。
技术实现思路
本公开专利技术使用光线发射装置、分光镜、反光镜、封闭腔体、中空腔体、干涉屏、光线接收装置、微处理器、电源,将分光镜、反光镜、封闭腔体、中空腔体组成萨格纳克环形光路,在干涉屏上安装光线接收装置。把装置安装固定到测量的物体上,使中空腔体7的光线传播方向和物体的运动方向互相平行。本公开专利技术所采用的技术方案是:用分光镜2、反射镜3、反射镜4、反射镜5、封闭腔体6、中空腔体7组成萨格纳克环形光路。光线发射装置1发射固定频率为f、波长为λ的激光,由分光镜2分为2路光线,光路a从分光镜2、反射镜5、反射镜4、反射镜3、分光镜2、干涉屏8传播;光路b从分光镜2、反射镜3、反射镜4、反射镜5、分光镜2、干涉屏8传播。2路光线在中空腔体7产生光程差。中空腔体7中的光线传播方向和物体的运动方向10互相平行。中空腔体7的长度为L,光线在中空腔体7的介质内的传播速度为c,物体的运动速度为v。光路a在中空腔体的传播时间t1为:光路b在中空腔体的传播时间t2为:光路a、光路b的光程差ξ为:光路a、光路b的光程差在干涉屏上产生明、暗干涉条纹,用干涉屏上的光线接收装置测量干涉条纹的光强变化,将明、暗光信号转变为电信号输出。当光线接收装置上出现明条纹时,输出电信号为1;当光线接收装置上出现暗条纹时,输出电信号为0。光线接收装置上每出现一条明条纹,记为移动1个条纹,光线接收装置就输出一次电信号1,反馈到微处理器累加光线接收装置输出的电信号,就可以计算出干涉条纹的移动数量。光线接收装置输出了N个为1的电信号,说明干涉屏上移动了N条明条纹。光线波长为λ,干涉屏上接收的光程差为:根据等式:解方程得:微处理器根据公式、参数进行编程逻辑运算,就可以计算出物体的运动速度,反馈到显示器,显示运算结果。用3个这样的装置组成xyz三维直角坐标系,用微处理器进行逻辑运算,就可以测量出物体在立体空间的x轴、y轴、z轴的运动方向及运动速度。将本装置安装在旋转的物体上,使中空腔体的光线传播方向和旋转物体的旋转方向互相平行,就可以测量出测量点的旋转线速度v。若测量点和旋转物体的中心距离为R,根据公式:就可以计算出旋转物体的旋转角速度ω。附图说明:图1是本装置实施的平面示意图。图2是本装置实施的另一个实施例的平面示意图。图中:光线发射装置1、分光镜2、反光镜3、反光镜4、反光镜5、封闭腔体6、中空腔体7、干涉屏8、光线接收装置9、物体运动方向10。具体实施方式:参见附图1,将装置安装在测量的物体上,中空腔体7的光线传播方向和测量的物体的运动方向10互相平行。测量中空腔体7的长度,记为L,输入微处理器保存。将中空腔体7的介质光速c、光线波长λ输入微处理器保存。对微处理器根据公式进行编程,将长度L、光速c、波长λ输入程序内,微处理器根据测量的干涉条纹移动数量N进行计算。当物体静止时,干涉屏8上出现的是明条纹,光线接收装置9输出电信号1到微处理器,微处理器开始计数待命状态。当物体运动时,干涉屏8上出现明、暗干涉条纹。根据运动速度的大小,干涉条纹产生明、暗变化移动。当光线接收装置9上出现暗条纹时,输出电信号“0”反馈到微处理器,当光线接收装置9上出现明条纹时,输出电信号“1”反馈到微处理器,微处理器累加计数电信号“1”的数量。微处理器累加光线接收装置的输出电信号“N”,进行编程运算,计算出物体的运动速度,反馈到显示器显示计算结果。在图2的另一个实施例中,中空腔体7是一个敞开的空腔,腔内和腔外的介质可自由的流通、交换。在此,光程差计算时,就要使用装置周围介质的光速,微处理器根据公式、参数进行编程运算,计算出物体的运动速度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用光线干涉仪的速度测量方法及装置,其特征在于,它主要包括:——光线发射装置,发射固定频率、波长的激光;——干涉仪,用于产生光程差;——中空腔体,用于光线传播;——封闭腔体,用于光线传播;——干涉屏,用于显示干涉条纹;——光线接收装置,用于接收干涉屏上干涉条纹光强明暗变化,将干涉条纹的光强变化转为电信号;——电子设备,本装置需要使用微处理器、显示器、电源,用微处理器进行编程逻辑运算,反馈到显示器显示计算结果,电源为整套装置提供电能。

【技术特征摘要】
1.使用光线干涉仪的速度测量装置,其特征在于,它主要包括:光线发射装置,发射固定频率、波长的激光;干涉仪,用于产生光程差;中空腔体,用于光线传播;封闭腔体,用于光线传播;干涉屏,用于显示干涉条纹;光线接收装置,用于接收干涉屏上干涉条纹光强明暗变化,将干涉条纹的光强变化转为电信号;电子设备,包括微处理器、显示器、电源,微处理器用于编程逻辑运算,并将计算结果反馈至显示器显示,电源为电子设备提供电能;其中,所述中空腔体是一个固定长度、可传播光线的中空的物体,所述中空腔体有2种形式:第1种形式的腔体是密闭的,内部抽成高真空;第2种形式是腔体是敞开的,腔体内部和腔体外部的介质可自由的流通、交换;所述封闭腔体是一个固定长度、充满不可流动介质、可传播光线的密闭腔体,腔体是密封的,腔体内、外的介质不能自由的流通、交换;所述干涉仪的光路由2部分组成,一部分光路是光线在所述封闭腔体内传播,另一部分光路是光线在所述中空腔体内传播,所述中空腔体的光线传播方向和测量物体的运动方向相互平行,所述干涉仪的光程差是光线在所述中空腔体内产生;所述测量装置安装固定在测量的物体上,用所述光线发射装置发射固定频率、波长的激光,用所述干涉仪产生光程差,用所述光线接收装置测量光程差,用所述微处理器根据特定的公式、参数进行编程逻辑运算,计算出物体的运动速度,计算公式为:v为物体的运动速度,L为中空腔体的长度,c为光线传播速度,N为明或暗干涉条纹的移动数量,λ为光线波长。2.根据权利要求1所述的使用光线干涉仪的速度...

【专利技术属性】
技术研发人员:周家军
申请(专利权)人:周家军
类型:发明
国别省市:广西;45

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