【硕士论文】高速运动目标的光电精密测速技术研究.pdf

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1、天津大学硕士学位论文高速运动目标的光电精密测速技术研究姓名：刘淼申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：黄战华20060101中文摘要高速运动目标的初速是影响目标飞行距离的一个重要因素，是运动目标运行的一个重要参数。本文针对高速运行的目标(500～1500m／s)的运行速度进行高精度(0．05％)测量。利用^----650nm半导体激光器和高速硅光电探测器GTIOI组成光电转换系统，将光电转换后的电压信号经过高速比较器与参考电压相比较得到数字信号，设计了一种数字化激光光幕靶，能够捕捉到快速变化的光信号。以前沿和后沿综合触发的方式，将目标飞行

2、过程中在进入和飞出光幕边沿时刻数据高速采样记录，减少了冗余数据，节省了存储器开销，从而使数据处理变得更简单，使连发测试成为可能。利用数据的连续性来判断信号与噪声，进而消除噪声对测量的影响。在利用光电精密测速技术时，涉及复杂的空间光交汇计算，通用误差分析方法比较困难．在目标与光束垂直度适当的情况下，目标运动方向的偏差对测量精度的影响属于二阶小量。系统整体误差的主要来源为距离测量误差、时间测量误差以及光束不平行度产生的误差。分析得出本系统在两光束间的不平行度达到a=100”，探测器对准精度达到0．Im情况下，测量精度可以达到0．02％．关键词：精

3、密测量高速光幕高速运动目标速度ABSTRACTThevelocitywasanimportantfhctorofHigh—speedmovingobject．Itdeterminedhowfartheobjectcouldfly．ThetargetofthisarticlewasmeasuringthevelocityofHigh-speedmovingobjectbetween500tO1500m／saccurately．Theprecisionshouldbeupto0．05％．Themeasuringlasercurtainwascom

4、posedoflaserdiode(^5650nm)andhighspeedopto·electricdetectorGTl01m=7ns)thatmadeofsilicon．Thedigitalsignalsourcedfromcomparingthevoltagefromsamplingcircukwithreferencevoltagebyhighspeedcomparator．Thesystemcouldobtainquicklyvaryinglightsignal．Usingfrontedgeandendedgetotriggert

5、hesystemsamplingandstoringdataSOwecouldstorethecdgesituationoftheobjectflyingthroughthelasercurtain．Itdecreasedtheredundantdata，savedthedatastoringroomandmadethesignalprocessmoleeasilyandcontinuousmeasuringpossible．Iteliminatedtheimpactionofnoisybycheckingthecontinuityofthe

6、data．ItwasrelatedtOcomplexcalculationofattitudeinOpto—Electronicprecisionvelocitymeasurementtechnologywithgeneralerroranalysis．TheimpactiononmeasuringprecisionproducedbythedeviationofobjectmovingdileetivitywasnegligiblebecauseofitWassecondordersmallquantityintheconditionoft

7、heanglel弛*'tweellthedirectionofobjectwithlightbeamwasasverticalaspossible．Theentiretysystemerrorsourcedfromthelengtherrorandtimeerrorandlight-beamsnon-parallelism．Intheconditionofnon—parallelismwasu=100”andopto—detectoralignmentprecisionWasO．1mmthesystemmeasurementprecision

8、coulduptoO．02％．KEYWORDS：Accuratemeasuring，Highspeedlightcurtain，Highspeedmovingobj