一种转镜式的高速相机转速传感器制造技术

本实用新型专利技术属于光纤传感器和光电测量领域，具体提供一种转镜式的高速相机转速传感器，包括激光发送模块、高速转镜和接收模块，所述激光发送模块发射激光信号经过高速转镜反射后进入接收模块；接收模块包括光椎、分光器、两条信号处理路径、可编程逻辑器件、单片机系统及处理器，每条信号处理路径由光探测器、集成运放及共射差分放大电路构成；激光信号经过光椎耦合进入分光器，分光器按等比例将激光信号分为两路激光信号分别送入两条信号处理路径，输出两路TTL电平信号共同输入可编程逻辑器件，由可编程逻辑器件脉冲计数，最后处理器计算得转镜式高速相机转速。本实用新型专利技术能够对转镜式的高速相机转速精确测量、且稳定性高。

A rotating speed sensor based on rotating mirror type high speed camera

The utility model belongs to the optical fiber sensor and photoelectric measurement field, in particular to a rotating mirror high speed camera speed sensor, including laser transmitting module, receiving module and high speed rotating mirror, the laser transmitting module transmits laser signal through high speed rotating mirror into the receiving module; receiving module includes a light cone, optical splitter two, a signal processing path, programmable logic device, single chip system and processor, each signal processing path by the light detector, integrated operational amplifier and differential amplifier circuit composed of a common emitter; laser signal through the optical coupling into the vertebral splitter splitter according to the proportion of the laser signal is divided into two laser signals were sent to the two signal processing path, output two TTL level signal input of the programmable logic device, the programmable logic device of pulse counting, the last processor computing Rotating speed of high speed camera with rotating mirror. The utility model can accurately measure the rotating speed of the rotating mirror type high-speed camera, and has high stability.

【技术实现步骤摘要】
一种转镜式的高速相机转速传感器
本技术属于光纤传感器和光电测量领域，具体提供一种转镜式的高速相机转速传感器。
技术介绍
转镜式高速相机用于实现高速运动物体或瞬变流逝现象的记录，使高速过程的发生、发展和运动规律等清晰地展现在人们的面前；它具有较高的空间分辨率和时间分辨本领、运行稳定、操作简单、与被摄目标准确同步等优势；因此它在高速摄影仪器中起到了至关重要的作用，被广泛应用于高压物理、爆炸力学、实验室等离子体以及激光光谱学和新型激光光源的研究。为了获取高精度的条纹摄影相机、分幅摄影相机拍摄频率和分析被摄事件发展过程提供空间和时间数据，则需要精确地测量拍摄时转镜旋转一周的时间间隔或扫描速度。采用传统的相机传感器，如转镜角速度光电传感器、转镜角速度磁场传感器和转镜角速度微波传感器存在较多不足之处，在测量精度及机械稳定性上都不理想，造成较为严重的像漂移现象。基于此，本技术提供一种转镜式的高速相机转速传感器。
技术实现思路
本技术的目的在于针对
技术介绍
的缺陷提供提供一种转镜式的高速相机转速传感器，本专利技术传感器具备快速、稳定、非接触、高精度、控制性和重复性好优点，能够有效地记录转镜每旋转一周的时间间隔进而得到转镜的旋转速度，满足了传感器实时精确测量高速转镜相机的转速的要求。为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种转镜式高速相机转速传感器，包括激光发送模块、高速转镜和接收模块，所述激光发送模块发射激光信号经过高速转镜反射后进入接收模块；其特征在于，所述接收模块包括光椎、分光器、两条信号处理路径、可编程逻辑器件、单片机系统及处理器，其中，所述每条信号处理路径由光探测器、集成运放及共射差分放大电路构成；激光信号经过光椎耦合进入分光器，所述分光器按等比例将激光信号分为两路激光信号分别送入两条信号处理路径，所述光探测器将激光信号转换为电压信号输入集成运放，所述集成运放将电压信号转换为ECL电平信号输出至共射差分放大电路，所述共射差分放大电路将ECL电平信号转换为TTL电平信号输出，两路TTL电平信号共同输入可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件在单片机系统控制下对两路TTL电平信号进行与非逻辑处理与脉冲计数、并输出计数结果至处理器，由处理器计算得转镜式高速相机转速。进一步的，所述处理器中转镜式高速相机转速的具体计算过程如下：ω＝2πf，其中，ω为转镜式高速相机转速(角速度)，f为1秒时间内的脉冲数。本技术的有益效果在于：本技术提供转镜式高速相机转速传感器，其中，激光发送模块的主要工作是输出稳定的连续激光信号；高速转镜即为相机光学系统，主要用于将信号激光反射到接收模块；接收模块用于接收转镜反射的激光信号，并对信号进行探测、放大、整形和计数处理。本专利技术中激光在高速转镜上进行反射传输的部分称为无源区，激光信号的发射、接收、放大、整形、计数和信号处理属于有源区；实现了有源区和无源区的分离，提高整个传感器的抗干扰能力和稳定性。运用激光的可进行高速处理的性能及高抗电磁干扰能力获取转镜的时间信息参量，再经过光电转换来实现转速的精确测量；并且采用两路信号处理路径才是TTL电平进行与非逻辑处理，进一步提升测量精度，减少了系统误差。附图说明图1为本技术转镜式高速相机转速传感器结构示意图。图2为本技术转镜式高速相机转速传感器中信号处理路径示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明。本实施例提供一种转镜式高速相机转速传感器，如图1所示，包括激光发送模块、高速转镜和接收模块，所述激光发送模块发射激光信号经过高速转镜反射后进入接收模块；其特征在于，所述接收模块包括光椎、分光器、两条信号处理路径、可编程逻辑器件、单片机系统及处理器，其中，所述每条信号处理路径由光探测器、集成运放及共射差分放大电路构成；激光信号经过光椎耦合进入分光器，所述分光器按等比例将激光信号分为两路激光信号分别送入两条信号处理路径，所述光探测器将激光信号转换为电压信号输入集成运放，所述集成运放将电压信号转换为ECL电平信号输出至共射差分放大电路，所述共射差分放大电路将ECL电平信号转换为TTL电平信号输出，两路TTL电平信号共同输入可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件在单片机系统控制下对两路TTL电平信号进行与非逻辑处理与脉冲计数、并输出计数结果至处理器，由处理器计算得转镜式高速相机转速。其中，所述高速转镜采用表面镀铝和背面漫反射的处理方式，以增强表面的反射能力减弱背面的反射率；所述可编程逻辑器件在对两路TTL电平信号进行与非逻辑处理前，还分别对两路TTL电平信号进行整形、滤波处理。参考图1和图2，本技术的转镜式高速相机速度传感器采用GSJ型高速相机，工作转速在3万转/分—30万转/分，旋转周期在200微秒至2000微秒之间；采用最大发射功率为200毫瓦，发射波长为808纳米的尾纤激光器；采用纤芯直径为62.5微米的光纤跳线；采用CPLD系列复杂可编程逻辑器件和PIC系列单片机；采用ST接头的HFBR型光电探测器。激光发送端进行稳定的连续激光信号输出；高速转镜将发送端输出的激光信号反射至接收端的光锥；光锥将激光信号耦合后经分光器分别传输至第一单元路径和第二单元路径进行探测、放大，再经过可编程逻辑器件进行整形和计数处理；最后转镜的旋转速度信息经过PC机进行显示。从工作原理上讲，上述转镜式高速相机转速传感器中，当激光信号进入单元路径后，其详细处理过程为：激光信号首先照射到光电探测器的光敏面上，之后输出微弱的信号电流，经过内部负载电阻后转为微弱的电压信号，进而由探测器进行前置放大；光探测器的输出电压存在大范围的波动，因此在探测器后面加一个集成运放即稳定放大增益模块，它对探测器输出的电压信号进行三级放大；第一级是限幅放大，使输出电压能够随着耦合入接收端的光功率的大小而变化，即当输入激光信号功率较低时，输出电压信号能够得到有效放大，当输入光功率较高时，输出电压值限制在一固定值；第二级和第三级为一个带负反馈的放大电路，对第一级的放大输出进行再次限幅放大实现深度饱和，经过逻辑比较输出ECL电平；ECL电平对数字驱动的能力较差且本身的电平幅度不够，因此在集成运放后输出的ECL电平经过共射差分放大电路后输出了有效值大于4V的TTL电平。另外，由于TTL电平包括严重的噪声干扰，对脉冲周期的测量有着较为严重的影响；将TTL脉冲信号输入复杂可编程逻辑器件，首先对脉冲信号进行整形，然后通过可编程逻辑延时，有效的滤除噪声信号，实现可控制延时，从而更精确地得到周期的时间信息。与此同时，通过串口进行人机通信，使计数脉冲波形和周期信号在PC机上实时显示；单片机系统向复杂可编程逻辑器件输入火花基数、整形脉冲宽度和工作模式等参数，实时控制其工作状态。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转镜式高速相机转速传感器，包括激光发送模块、高速转镜和接收模块，所述激光发送模块发射激光信号经过高速转镜反射后进入接收模块；其特征在于，所述接收模块包括光椎、分光器、两条信号处理路径、可编程逻辑器件、单片机系统及处理器，其中，所述每条信号处理路径由光探测器、集成运放及共射差分放大电路构成；激光信号经过光椎耦合进入分光器，所述分光器按等比例将激光信号分为两路激光信号分别送入两条信号处理路径，所述光探测器将激光信号转换为电压信号输入集成运放，所述集成运放将电压信号转换为ECL电平信号输出至共射差分放大电路，所述共射差分放大电路将ECL电平信号转换为TTL电平信号输出，两路TTL电平信号共同输入可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件在单片机系统控制下对两路TTL电平信号进行与非逻辑处理与脉冲计数、并输出计数结果至处理器，由处理器计算得转镜式高速相机转速。

【技术特征摘要】
1.一种转镜式高速相机转速传感器，包括激光发送模块、高速转镜和接收模块，所述激光发送模块发射激光信号经过高速转镜反射后进入接收模块；其特征在于，所述接收模块包括光椎、分光器、两条信号处理路径、可编程逻辑器件、单片机系统及处理器，其中，所述每条信号处理路径由光探测器、集成运放及共射差分放大电路构成；激光信号经过光椎耦合进入分光器，所述分光器按等比例将激光信号分为两路激光信号分别送入两条信号处理路径，所述光探测器将激光信号转换为电压信号输入集成运放，所述集成运放将电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐远鸿，吴云峰，苗玲，王胜利，胡波洋，张晨雨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：新型
国别省市：四川,51