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1、動車模型激光測速技術研究 姓名：宗雨 班級：160102 學號：16101024 CONTENTS激光測速技術在動車模型中的應用應 用 背 景01測速原理02誤差分析03實驗結果04 01 應 用 背 景 Application Background應 用 背 景動車組的高速發(fā)展給交通帶來了極大便利,但是速度的提高同時也帶來高肇事率.動車速度與車內的氣體熱力學性質、分子分布規(guī)律以及通過隧道時車內的壓力波動息息相關.為測量動車速度,首先利用動車模型建立光電測試方案.本文使用點光源激光器及棱鏡原向反射屏構成原向反射式激光區(qū)截測速模塊,實現(xiàn)對動車模型速度的測量.Option 01Option 02

2、Option 03Option 04 02測速原理 measuring principle測 速 原 理 測速模塊現(xiàn)場布置示意圖 01 03 0502 04待測模型沿箭頭方向行駛經(jīng)過測速模塊時,反射屏將會接收光通量發(fā)生變化光敏探測器件將變化的光通量轉化為電流信號根據(jù)兩反射屏之間的距離s和時間t,可以得到動車模型的平均速度v= s/ t. 電流信號光電放大電路后被放大成為動車過靶信號過靶信號經(jīng)過整形電路中的比較器電路和單穩(wěn)態(tài)電路變?yōu)榫哂泄潭}寬的數(shù)字信號 measuring principle測 速 原 理 measuring principle測 速 原 理測速模塊原理示意圖 利用光斑尺寸確定

3、光敏探測器尺寸反射至光米探測器激光器發(fā)射激光束經(jīng)過棱鏡原向反射屏 measuring principle測 速 原 理 棱鏡原向反射屏及其剩余發(fā)散角微晶立方角體原向反射膜結構示意圖微晶立方角體結構示意圖 微晶立方角體連接示意圖原向反射膜反光強度對比 棱鏡原向反射屏及其剩余發(fā)散角 CCD相機測量剩余發(fā)散角實驗裝置圖a：棱鏡原向反射屏與分光鏡的距離b：投射屏距離分光鏡的距離2：用CCD相機拍攝的經(jīng)過原向反射屏反射回來的光斑的直徑剩余發(fā)散角：arctan a b 環(huán)境光抑制措施由于動車測速需在室外進行,測速模塊應該適應室外環(huán)境的干擾.本系統(tǒng)采取兩種措施來抑制環(huán)境光.一種是在光敏檢測器件前增加一個窄帶

4、濾光片,根據(jù)點光源激光器的參數(shù)要求選用650 nm的窄帶濾光片.另一種抑制環(huán)境光干擾的方法是通過電路實現(xiàn).測速模塊最易受環(huán)境光影響的是應當是光電放大器. 650 nm窄帶濾光片特性曲線 650 nm窄帶濾光片參數(shù)表 系統(tǒng)誤差來源及精度分析 error analysis 01 ba 01ab測距誤差來源測距誤差s測時誤差ts：1.鋼尺精度引起的測量誤差. 2.環(huán)境溫度引起的靶距誤差s12. 3.人為操作誤差s13. 4.靶距誤差s1.t：1.示波器上的時間判讀誤差. 2.比較器電路的反轉時間. 3.單穩(wěn)態(tài)電路的延時誤差. 03可行性實驗及實驗結論 可行性實驗及實驗結論conclusion實驗現(xiàn)場布置示意圖實 驗 波 形 布置好實驗裝置后,使用表面貼有兩條平行原向發(fā)射屏的裝置,在距離測速模塊3 m處演示動車模型經(jīng)過測速模塊的過程,并且在示波器上顯示實驗波形,如圖11所示.根據(jù)兩條原向反射屏之間的距離s=60 mm和示波器上顯示的兩波形之間的時間間隔t= 12.90 ms,可以計算出表面貼有兩條平行原向發(fā)射屏的裝置經(jīng)過測速模塊的平均速度v=st= 4.65 m/s.實驗結果驗證了測速模塊的可行性,并驗證了該測速模塊具有靈敏度高、可靠性強等優(yōu)點. 可行性實驗及實驗結論conclusion THANKS FOR WATCHING激光測速技術在動車模型中的應用