使用時鐘脈沖計數器的速度測量方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本公開發明是一種使用時鐘脈沖計數器的速度測量方法及裝置，屬于電學技術領 域。
【背景技術】
[0002] 本發明裝置使用了光線發射裝置、光線接收裝置、腔體、時鐘脈沖信號發生器、時 鐘脈沖計數器、微處理器、顯示器、電源，工作原理是用光線發射裝置在腔體內向光線接收 裝置發射脈沖光線，根據運動疊加原理，因為腔體的運動，使得光線在腔體的傳播長度發生 變化，從而使得光線在腔體的傳播時間發生變化。用時鐘脈沖計數器測量光線在腔體的傳 播時間，建立方程組，可以推算出物體的運動速度及方向。使用微處理器按特定公式、參數 進行編程邏輯運算，可以計算出物體的運動速度及方向，反饋計算結果到顯示器，可以顯示 出物體的運動速度及方向。
【發明內容】
[0003] 用一個中空的、可傳播光線的腔體3,在其一端安裝光線發射裝置1，在另一端安 裝光線接收裝置2,對腔體3抽高真空并密封。精確測量腔體3內從光線發射裝置1到光線 接收裝置2之間的長度，記為L。
[0004] 把腔體3安裝固定到測量物體上，使腔體3中的光線傳播方向和物體的運動方向 5互相平行（圖中未畫出物體，只畫出物體的運動方向）。
[0005] 配套的電子設備，配合時鐘脈沖發生器、時鐘脈沖計數器、微處理器、顯示器、電 源使用（圖上未畫出電子設備)。
[0006] 本公開發明所采用的技術方案是： 時鐘脈沖發生器產生固定頻率、寬度計數時鐘脈沖信號，輸入到時鐘脈沖計數器計數 脈沖數量。
[0007] 微處理器定時發出信號，激發光線發射裝置1、時鐘脈沖計數器同時動作，光線發 射裝置1開始發出脈沖光線4,時鐘脈沖計數器也開始計數脈沖信號。
[0008]光線在腔體3中傳播的速度是恒定的。在時間t內，當脈沖光線4到達光線接收 裝置1后，光線接收裝置1反饋信號到時鐘脈沖計數器，使時鐘脈沖計數器停止計數脈沖數 量。若時鐘脈沖計數器計數的脈沖寬度是h，脈沖數量為n，則脈沖光線4在腔體的傳播時 間為t為：
【主權項】
1. 使用時鐘脈沖計數器的速度測量方法及裝置，其特征在于，它主要包括： 一一光線發射裝置，用于發射脈沖光線，將電信號轉為光信號； 一一光線接收裝置，用于接收光線，將光信號轉為電信號； 一一腔體，用于光線傳播，使脈沖光線在腔體內由光線發射裝置向光線接收裝置傳播； 一一配套的電子設備，配合時鐘脈沖發生器、時鐘脈沖計數器、微處理器、顯示器、電 源使用，由時鐘脈沖信號發生器產生固定頻率、寬度時鐘脈沖信號，時鐘脈沖計數器測量脈 沖光線在腔體內從光線發射裝置到光線接收裝置的傳播時間，微處理器根據光線傳播時 間、腔體長度、光線傳播速度按特定的公式進行邏輯運算，計算出測量物體的運動速度，根 據物體運動時的光線傳播時間和物體靜止時的光線傳播時間進行比較，可判斷出物體的運 動狀態，是前進、后退還是靜止，用顯示器顯示出物體的運動速度和運動狀態，整套裝置可 自帶電源使用。
2. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，腔體是一個固定長度、可傳播光線的中空 的物體，腔體有2種形式： 第1種形式的腔體是密閉的，內部抽成高真空； 第2種形式是腔體是敞開的，腔體內部和腔體外部的介質可自由的流通、交換。
3. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，在腔體內安裝有光線發射裝置、光線接收 裝置，光線發射裝置發射脈沖光線，脈沖光線在腔體內從光線發射裝置向光線接收裝置傳 播。
4. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，腔體內的光線傳播方向和測量物體的運 動方向要互相平行。
5. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，本裝置需要使用時鐘脈沖信號發生器、時 鐘脈沖計數器、微處理器、顯示器、電源，微處理器定時發出采樣信號，同時激發光線發射 裝置、時鐘脈沖計數器啟動，利用時鐘脈沖計數器測量光線在腔體內的傳播時間，微處理器 根據特定的公式、參數進行編程邏輯運算，計算物體的運動速度及方向，通過顯示器顯示運 算結果，計算公式為：
V為運動速度，c為光線傳播速度，L為腔體長度，n為脈沖數量，h為脈沖寬度，土為物 體運動方向和光線傳播方向判斷，當物體運動方向和光線傳播方向相同時，為" + "；當物體 運動方向和光線傳播方向相反時，為
6. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，測量光線在腔體內的傳播時間可以判斷 物體的運動狀態： 當測量的光線的傳播時間大于腔體靜止時的光線的傳播時間，說明物體的運動方向和 光線傳播方向相同，可將物體的運動狀態定義為前進； 當測量的光線的傳播時間小于腔體靜止時的光線的傳播時間，說明物體的運動方向和 光線傳播方向相反，可將物體的運動狀態定義為后退； 當測量的光線的傳播時間等于腔體靜止時的光線的傳播時間，說明物體相對于腔體靜 止時對應的參照系靜止，可將物體的運動狀態定義為靜止。
7. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，光線發射裝置、光線接收裝置、腔體、時鐘 脈沖計數器、微處理器、時鐘脈沖發生器、顯示器、電源可以模塊化為一個獨立整體，和測量 物體安裝固定在一起。
8. 根據權利要求7的一種裝置，其特征在于，本裝置集成化后是可移動的，可從一個物 體上拆下，安裝到另外的物體上。
9. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，本裝置安裝在旋轉物體的轉盤上，使腔體 的光線的傳播方向和轉盤運動方向互相平行，可以測量物體的旋轉線速度及方向，也可以 測量物體的旋轉角速度及方向。
10. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，當介質靜止，裝置運動時，本裝置測量的 是裝置的運動速度，當介質運動，裝置靜止時，本裝置測量的是介質的運動速度，用3個這 樣的裝置組成xyz三維直角坐標系，可以測量物體在X軸、y軸、z軸方向的運動速度及方 向。
【專利摘要】本發明涉及一種使用時鐘脈沖計數器的速度測量方法及裝置。本公開發明的工作原理是根據光線在介質傳播速度不變原理及運動疊加原理，使用了光線發射裝置、光線接收裝置、腔體、時鐘脈沖信號發生器、時鐘脈沖計數器、微處理器、顯示器、電源。在腔體內安裝光線發射裝置、光線接收裝置，用時鐘脈沖計數器測量光線在腔體的傳播時間，反饋到微處理器，微處理器根據特定公式、參數進行編程邏輯運算，計算出物體的運動速度及運動方向。用3個這樣裝置組成xyz三維直角坐標系，可測量物體在x軸、y軸、z軸方向的運動速度及運動方向。本裝置可測量旋轉物體的旋轉角速度。本裝置可作為導航儀使用，可用于飛船、飛機、火箭上。
【IPC分類】G01P3-36
【公開號】CN104714046
【申請號】CN201510098751
【發明人】周家軍
【申請人】周家軍
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月6日