expo ETM-IS11-113

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深圳市扎克貿(mào)易有限公司 

張瑞 188-24-24-30-80（V同）

Q 306-167-1820

非接觸速度測量原理非常簡單。原始的“工具”就是你的眼睛。每個人都可以通過鐵路車廂或車窗快速瀏覽一下移動速度。大腦將通過評估到某個物體的距離及其角速度或僅僅是生活經(jīng)驗來處理信號。傳感器用于評估相同的參數(shù)，但精度更高。

首先讓我們考慮一下激光傳感器，因為它的設計更簡單。為了做到這一點，需要一個移動的物體，一個光源（否則什么也看不到）和一個由透鏡和光檢測器代表的光學系統(tǒng)來記錄反射信號。物體表面的顏色和光潔度是不均勻的，因此在移動時，光電探測器應記錄與速度成正比的信號頻率。該頻率的典型值由光檢測器配準區(qū)域的線性大小和物體穿過該區(qū)域所需的時間段定義。因此，該任務應被視為已解決，但是精確度卻是非常需要的。光學系統(tǒng)記錄了所謂的低頻信號。為了提高測量精度，需要使移動物體產(chǎn)生的頻譜變窄。這可以通過空間濾波器（與光學光柵傳感器有關(guān)的術(shù)語）來實現(xiàn)。盡管激光傳感器用于產(chǎn)生條紋（干涉）圖案，即在激光束（檢測區(qū)域）內(nèi)對物體照明進行周期性調(diào)制。由于激光輻射相干特性，這是可行的，因為所有光子都在光束中定相。初始光束應一分為二，并在角度上重新合并。在這種情況下，它將形成一個空間濾波器。

現(xiàn)在，對象輪廓或顏色越過此結(jié)構(gòu)濾鏡的任何變化都將生成強度按以下頻率調(diào)制的反射信號：照明周期–穿越速度。信號頻譜變得越來越窄，具體取決于生成的周期數(shù)（周??期越多，頻譜越窄）。奇異的輪廓或顏色變化不僅應生成一個脈沖，而且還應生成大多數(shù)脈沖（脈沖組），其數(shù)量由多個條紋圖案周期定義。例如，實際上，光束直徑為5 mm，邊緣周期為0.05 mm，將產(chǎn)生100束光束，并相應地產(chǎn)生脈沖組?？紤]到頻譜與上述低頻信號相比變窄了大約100倍，因此該信號現(xiàn)在是不足的，中斷的，被稱為虛假信號。

在使用光學傳感器的情況下，物體被均勻的光源（燈泡或LED）照亮，并且周期性的紋理（圖案）位于傳感器內(nèi)部。這為圖案提供了額外的保護（一個明顯的例子是雪橇與雪橇），但是卻導致了很多問題，包括頻率響應（配準信號頻率與物體速度之間的比例因數(shù)，取決于Hz / m（m / s）的依賴性。到物體的距離。展望未來，應該注意這個問題已經(jīng)得到有效解決。

有關(guān)激光和光速傳感器操作的詳細分析（空間濾波器的生成方法，信號處理方法等），請參見專論*。理論部分設在兩百頁上。然而，沒有可用于制造傳感器的實用指南，該指南應在真實和不利條件下工作（例如，主要溫差，各種表面或測量過程中的距離變化）。
世界上有一些真正的非接觸式傳感器制造商。大約有10個激光傳感器制造商，而少于10個光學傳感器制造商。在本文中，我們將介紹兩種類型的傳感器。

傳感器設計的主要特點。激光傳感器采用了基于波前光束分割原理的光學單塊單元。它提供了一個穩(wěn)定的條紋圖案，該圖案具有耐溫差性，并且光束傳播的差值為零，從而在距物體的較寬距離范圍內(nèi)實現(xiàn)了大的光束偏移范圍。另外，不需要光學塊調(diào)整。傳感器接收圖案系統(tǒng)的光學原理圖*消除了物距測量速度的依賴性，從而保留了較高的光學照明能力。

帶有信號處理器的*微電路和微控制器還用于接收模擬電子產(chǎn)品中的硬件信號處理，從而實現(xiàn)高頻速度的精確測量并實現(xiàn)各種輸出的模擬，頻率和數(shù)字信號。制造了兩種類型的傳感器，它們的標稱物距為15至130 cm，測得的速度范圍為0.01至100 m / s，可用于車輛的工業(yè)應用（詳細說明請參見ISD-3和ISD-5）。

請注意，兩個傳感器都根據(jù)測得的速度（按時間積分速度）來測量里程（實際需要的長度）。所述可獲得的測量精度（以測量頻率表示傳感器的容量）已達到其實際極限，實際上超出了所需的需求。因此，技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)定長度測量精度小于0.1％。但是，此參數(shù)取決于長度本身以及獨立檢查此準確性的可能性（從下面給出的示例中可以看出，但是實際測量可以更加準確）。因此，應將重點放在測量的可靠性上，即設備在不同條件和表面類型下應*。

還有一些其他評論與標準工業(yè)任務下的距離測量有關(guān)。讓我們假設有一個長的運動物體（金屬條，玻璃板，布等），應將其切成一定長度的碎片。達到該值時，傳感器應向執(zhí)行器發(fā)出信號。假設有一個數(shù)字輸出（以太網(wǎng)，USB）可用于讀取當前的測量長度。例如，在等于50 Hz的測量頻率和1 m / s的物體速度下，當前長度數(shù)據(jù)增量（1 m / s）/（0.02 sec）= 2 cm。但是，這可能還不夠。但是，有一個長脈沖輸出，其比率為每1 m / s 1000 Hz或每米1000脈沖。該輸出頻率每秒更新50次，即在任何速度下測得的距離增量均應等于1 mm。

下面是一些具有精度評估和測量頻率的傳感器應用示例。

ISD-5激光傳感器在道路上的應用測試。

傳感器安裝的高度大約為50厘米（允許的極限值為35到65厘米）。測量頻率為54.2 Hz，速度測量范圍為0.02–110 km / h。裝有傳感器的車輛在1公里長的電路路徑上行駛（在城市道路上，在晴天，環(huán)境溫度為–7?С）。車輛以可變速度（0–50 km / h）行駛了幾站。測量結(jié)果定義為每3圈-1055.740 m，1056.244 m和1055.33 m，即，考慮到該路徑未*重復，測量頻率小于0.05％。

圖1.安裝在車輛上的ISD-3光學傳感器和ISD-5激光傳感器進行試運行。

光學和激光兩個傳感器一起使用。它們已如圖1所示安裝在車輛上。ISD-3傳感器安裝的標稱高度距離地面50厘米，ISD-5激光傳感器離地面130厘米，但安裝高度為100厘米。在長度大致相等的瀝青路面的筆直部分（每個方向2圈）上取四圈。測試后，評估相對傳感器的測量差異。結(jié)果示于表1。

表1.光學ISD-3和激光ISD-5在同一路徑上收到的并行測量結(jié)果。

因此，在車輛上使用的兩個傳感器的實際測量質(zhì)量是相等的，并且相對測量頻率是基點。還要注意的是，對于這種類型的應用，光學傳感器是更可取的，因為它更能抵抗外部負面影響（溫度，雪，雨），特別是它對接收光學污染物的容忍度很高?？梢詫⑵渑c照相相機進行比較：即使鏡頭很臟，仍然可以拍照。同時，激光傳感器光學器件上的水滴可能會導致物體上條紋圖案的強烈破壞。
為了評估整體測量質(zhì)量，有一個圖2所示的帶有貨物列車的機車的加速度/制動速度圖（Schsherbinskiy鐵路試驗場，ISD-3傳感器，標稱距離為80厘米。傳感器安裝在底部）。機車，并指向鐵軌）。該圖可以評估即時速度測量的準確性，因為鐵路車輛的運動是大平滑速度的一個示例。同樣作為示例，提供了一些有用的圖形，用于汽車輪胎在冰上的制動測試（在帶有光學傳感器的莫斯科Mytishy的冰場Arena上執(zhí)行）。