CN109521219B - 多路测量式速度测量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多路测量式速度测量传感器，包括激光束一，入射至三角反射镜的所述第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面；分光镜一，将激光束一分为激光束二与激光束三；所述棱镜一，用于使入射的激光束二发生折射，并透射出去；折射镜一，用于接收从所述棱镜中透射出的激光束二，并使激光束二发生折射；光电探测器一，用于接收经折射镜一折射后的激光束二，并测量其入射位置；光电探测器二，用于接收经折射镜二折射后的激光束三，并测量其入射位置。本发明通过折射镜的设置，降低光束入射至光电探测器的角度，提高了光电探测器测量稳定性，而且根据三角关系，传感器的测量精度得到进一步提高。

Description

多路测量式速度测量传感器

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及多路测量式速度测量传感器。

背景技术

近年来，随着半导体激光器与光电探测器的出现，使得激光三角法测量成为可能并且得以广泛应用。激光三角法测量是凭借三角波光学器件和高精度PSD(PositionSensitive Device，位置灵敏(敏感)探测器)，在物体进行了小幅运行时，通过光学三角进行放大，水平运行在光电探测器(PSD)上放大距离，从而在小范围内实现高精度的运动或速度测量。而现有技术中的测速传感器，例如，申请号为201810709991.9，发明名称为《基于多普勒效应带修正结构的测速传感器及标定与测量方法》中提供的测速传感器，测量原理与结构如图4所示，其测速传感器的测量精度与PSD入射角有关，测量精度容易受到影响，即为当入射于PSD的激光束的入射角增大时，PSD本身的测量精度会下降。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多路测量式速度测量传感器。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种多路测量式速度测量传感器，包括：

可随被测物体同步移动的三角反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光束一，入射至三角反射镜的所述第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面；

分光镜一，用于接收第二反射面反射的激光束一，并将激光束一分为激光束二与激光束三；

所述激光束二，入射至棱镜一；

所述棱镜一，用于使入射的激光束二发生折射，并透射出去；

折射镜一，用于接收从所述棱镜中透射出的激光束二，并使激光束二发生折射；

光电探测器一，用于接收经折射镜一折射后的激光束二，并测量其入射位置；

折射镜二，用于接收从所述分光镜一中透射出的激光束三，并使得激光束三发生折射；

光电探测器二，用于接收经折射镜二折射后的激光束三，并测量其入射位置；

处理***，用于根据光电探测器一接收到的激光束二的入射位置变化量、光电探测器二接收到的激光束三的入射位置变化量，计算出被测物体的速度。

在进一步的方案中，还包括激光器、分光镜二、棱镜二、折射镜三、光电探测器三；

所述激光器，用于射出激光束；

所述分光镜二，用于接收激光束，并将激光束分为激光束四与所述激光束一；

所述激光束四，入射至棱镜二；

所述棱镜二，用于使入射的激光束四发生折射，并透射出去；

折射镜三，用于接收从所述棱镜二中透射出的激光束四，并使激光束四发生折射；

光电探测器三，用于接收经折射镜三折射后的激光束四，并测量其入射位置。

在进一步的方案中，包括激光器，所述激光器用于射出所述激光束一。

在进一步的方案中，所述折射镜一与光电探测器一贴合；所述折射镜二与光电探测器二贴合；所述折射镜三与光电探测器三贴合。

在进一步的方案中，所述激光束一为P偏振光。

在进一步的方案中，所述折射镜一的入射端面与入射至折射镜一的光束形成小于45°的夹角；所述折射镜二的入射端面与入射至折射镜二的光束形成小于45°的夹角；所述折射镜三的入射端面与入射至折射镜三的光束形成小于45°的夹角。

同时，本发明还提出另一种多路测量式速度测量传感器，包括：

可随被测物体同步移动的三角反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光器，用于发射出激光束；

所述激光束，入射至分光镜一；

所述分光镜一，将激光束分为激光束一与激光束二；

所述激光束一，入射至三角反射镜的所述第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面；

反光镜，用于接收第二反射面反射的激光束一，并使该激光束一反射至棱镜一；

所述棱镜一，用于使所述反光镜反射的激光束一发生折射，并透射出去；

折射镜一，用于接收所述棱镜一折射后的激光束一，并使激光束一发生折射。

光电探测器一，用于接收经折射镜一折射后的激光束一，并测量其入射位置；

棱镜二，接收由分光镜一反射出的激光束二，使所述激光束二发生折射，并透射出去；

折射镜二，用于接收所述棱镜二折射后的激光束二，并使激光束二发生折射；

光电探测器二，用于接收经折射镜二折射后的激光束二，并测量其入射位置；

处理***，用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量，计算出被测物体的运行速度。

在进一步的方案中，所述折射镜一与光电探测器一贴合；所述折射镜二与光电探测器二贴合。

在进一步的方案中，所述激光束为P偏振光。

在进一步的方案中，所述折射镜一的入射端面与入射至折射镜一的光束形成小于45°的夹角；所述折射镜二的入射端面与入射至折射镜二的光束形成小于45°的夹角。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种基于多普勒效应带有修正结构的测速传感器及其测量方法，其有益效果为：

通过折射镜的设置，使得增加测速传感器放大倍数的同时，降低光束入射至对应的光电探测器的角度，换言之可以增大传感器的放大倍数。

使用P偏振光作为入射光束，增加了激光经过折射入射至光电探测器的强度，减小了折射镜反射入射光的比例，换言之可以降低***对光束入射强度的要求。

通过折射镜的作用，将大入射角度激光折射后以小角度入射至PSD，不仅提高了PSD测量稳定性，而且根据三角关系，传感器的测量精度得到进一步提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中提供的一种多路测量式速度测量传感器的结构示意图。

图2为本发明实施例2中提供的一种多路测量式速度测量传感器的结构示意图。

图3为本发明实施例3中提供的一种多路测量式速度测量传感器的结构示意图。

图4为现有技术中的测速传感器的结构示意图。

图中标记说明

激光器1，激光束2，激光束一21，激光束二22，激光束三23，激光束四24，分光镜一3，分光镜二31，被测物体4，三角反射镜5，第一反射面51，第二反射面52，棱镜一6，棱镜一面一61，棱镜一面二62，光电探测器一7，光电探测器二8，折射镜一9，折射镜二10，折射镜三11，光电探测器三12，棱镜二13，棱镜二面一131，棱镜二面二132，反光镜14。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本文中所述的标准运动方向是指，被测物体的运动方向与激光源的激光方向相同；不规则运行方向是指，在被测物体向激光源靠近或远离的运动过程中，除标准运动方向以外的方向。

实施例1

请参阅图1，本实施例示意性地公开了一种多路测量式速度测量传感器，包括激光器1，激光束一21，激光束二22，激光束三23，分光镜一3，三角反射镜5，棱镜一6，光电探测器一7，光电探测器二8，折射镜一9，折射镜二10，其中三角反射镜,5包括第一反射面51和第二反射面52，同时三角反射镜5附着在被测物体4上，所述棱镜一6包括棱镜一面一61和棱镜一面二62。

本新型多路测量式速度测量传感器中：

激光器1用于发射出激光束一21，激光束一21入射至三角反射镜5的第一反射面51，经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52；分光镜一3接收第二反射面52反射的激光束一21后，使得激光束一21分成激光束二22与激光束三23，并使得所述激光束二22入射至棱镜一6的棱镜一面一61，棱镜一面一61使得入射的激光束二22发生折射并入射至棱镜一面二62，棱镜一面二62使得激光束二22再次发生折射，并射出，折射镜一9接收由棱镜一面二62射出的激光束二22，并使得激光束二22发生折射；光电探测器一7接收经折射镜一9折射后的激光束二22并测量其入射位置。同时，折射镜二10接收由分光镜一3分射出的激光束三23，光电探测器二8接收经折射镜二10折射后的激光束三23，并测量其入射位置。处理***，用于根据光电探测器一接收到的激光束二的入射位置变化量、光电探测器二接收到的激光束三的入射位置变化量，计算被测物体的速度。

如图1所示，箭头方向为被测物体与三角反射镜的运动方向，被测物体与三角反射镜运动前的位置用实线表示，被测物体与三角反射镜运动后的位置用虚线表示。另外的，光电传感器一7与光电传感器二8均采用PSD(位置敏感探测器)，被测物体运动前的激光束二22与激光束三23用实线表示，被测物体运动后的激光束二22与激光束三23用虚线表示，激光束二22与激光束三23的传输路径如下：

被测物体运动前，激光器1用于发射出激光束一21，激光束一21入射至三角反射镜5的第一反射面51，经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52；分光镜一3接收第二反射面52反射的激光束一21后，使得激光束一21分成激光束二22与激光束三23，并使得所述激光束二22入射至棱镜一6的棱镜一面一61，棱镜一面一61使得入射的激光束二22发生折射并入射至棱镜一面二62，棱镜面一二62使得激光束二22再次发生折射，并射出，折射镜一9接收由棱镜一面二62射出的激光束二22，并使得激光束二22发生折射，光电探测器一7接收经折射镜一9折射后的激光束二22，并测量其入射位置。此时此处记为第一入射位置。

同时，折射镜二10接收由分光镜一3分射出的激光束三23，并使得激光束三23发生折射，光电探测器二8接收经折射镜二10折射后的激光束三23，并测量其入射位置。此时此处记为第二入射位置。

被测物体运动后(被测物体沿靠近或远离激光器的方向做不规则运动，即沿不规则运动方向运动)，激光器1用于发射出激光束一21，激光束一21入射至三角反射镜5的第一反射面51，经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52；分光镜一3接收第二反射面52反射的激光束一21后，使得激光束一21分成激光束二22与激光束三23，并使得所述激光束二22入射至棱镜一6的棱镜一面一61，棱镜一面一61使得入射的激光束二22发生折射并入射至棱镜一面二62，棱镜面一二62使得激光束二22再次发生折射，并射出，折射镜一9接收由棱镜一面二62射出的激光束二22，并使得激光束二22发生折射，光电探测器一7接收经折射镜一9折射后的激光束二22，并测量其入射位置。此时此处记为第三入射位置。

同时，折射镜二10接收由分光镜一3分射出的激光束三23，并使得激光束三23发生折射，光电探测器二8接收经折射镜二10折射后的激光束三23。此时此处记为第四入射位置。

根据第一入射位置与第三入射位置即可得到光电探测器一探测到的入射位置变化量，同时，通过第二入射位置与第四入射位置即可计算得到光电探测器二探测到的入射位置变化量，对光电探测器一探测到的位置变化量进行修正，再利用修正后的位置变化量即可计算得到较为准确的被测物体的运动速度的大小。

多普勒频移公式如下：

观察者和发射源的频率关系为公式1所示：

f’为观察到的频率；

f为发射源于该介质中的原始发射频率；

v为波在该介质中的行进速度；

v₀为观察者移动速度，若接近发射源则前方运算符号为+号,反之则为-号；

v_s为发射源移动速度，若接近观察者则前方运算符号为-号，反之则为+号。

对于本发明而言，激光发射源静止不动，则多普勒频移公式可以简化为公式2：

由于光学材料折射率与光的波长属于非线性关系，因此基于上述结构的测速传感，本发明提出了一种位置变化量与运动速度的标定方法，步骤如下：

步骤一：在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：调整激光器、分光镜一、三角反射镜、棱镜一、折射镜一、折射镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，激光束一入射三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至第二反射面，经第二反射面反射后入射至分光镜一，所述分光镜一将激光束一分为激光束二与激光束三，所述激光束二入射至棱镜一，经棱镜一透射后被折射镜一接收，经折射镜一折射后光电探测器一接收，所述激光束三入射至折射镜二，经折射镜二折射后被光电探测器二接收；

步骤三：在标准运动方向下，给定大小不同的速度V1、V2、V3…Vn,记录对应速度下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn，记录对应速度下的光电探测器二的位置变化量Y1、Y2、Y3…Yn,修正后的光电探测器位置变化量为X1-kY1、X2-kY2、X3-kY3…Xn-kYn，α2为入射至光电探测器二的激光束与光电探测器二的接收面的夹角，α1为入射至光电探测器一的激光束与光电探测器一的接收面的夹角，如图2所示，通过非线性拟合获得标准运动方向下，运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线。

在实际应用中，即可根据上述标定方法得到的公式或关系曲线，及光电探测器一和光电探测器二测得的入射位置变化量，得到被测物体的运动速度。

容易理解的，入射光线与光电探测器接收面的夹角过小时，入射光线的光斑会发生重心的偏移，对光电探测器的测量精度造成影响。通过折射镜一与折射镜二的设置，使得增加测速传感器的放大倍数的同时，降低光束入射至光电探测器的角度，不仅提高了PSD测量稳定性，而且根据三角关系，测速传感器的测量精度得到进一步提高。且在本方案中，为了避免经折射镜折射后的激光束再次发生折射对测量精度造成影响，所述折射镜一9与光电探测器一7贴合；所述折射镜二10与光电探测器二8贴合。

在本方案中，所述折射镜一9的入射端面与入射至折射镜一9的激光束形成小于45°的夹角；所述折射镜二10的入射端面与入射至折射镜二10的激光束形成小于45°的夹角。

同时，所述激光束一21为P偏振光。通过采用偏振光，增加了光束经过折射入射至光电探测器的强度，降低了光束以大入射角入射于折射镜时光束的反射率，减小了折射镜反射入射光的比例，换言之可以降低***对光束入射强度的要求。

上述本实施例中提供的多路测量式速度测量传感器，整个测速传感器的结构简单，成本低，且测量精度高。

基于上述多路测量式速度测量传感器，其测量方法包括以下步骤：

步骤一：

在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：

调整激光器、分光镜一、三角反射镜、棱镜一、折射镜一、折射镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，激光束一入射三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至第二反射面，经第二反射面反射后入射至分光镜一，所述分光镜一将激光束一分为激光束二与激光束三，所述激光束二入射至棱镜一，经棱镜一透射后被折射镜一接收，经折射镜一折射后光电探测器一接收，所述激光束三入射至折射镜二，经折射镜二折射后被光电探测器二接收

步骤三：

被测物体沿靠近或远离激光器的方向做不规则运行，且运动过程中激光器发射的激光束一沿同一光路传输至三角反射面的第一反射面；

步骤四：

根据光电探测器一在运动过程中接收到的激光束一的入射位置的变化量及光电探测器二的入射位置变化量，计算被测物体的速度。

当被测物体不是按照标准运动方向运行时，光电探测器一上的入射位置变化量由两个因素决定，即被测物体的运行速度(大小)和运行方向，本实施例方案中，通过光电探测器二测得的入射位置变化量即可测得运动方向导致的位置变化，因此，利用光电探测器二测得的数据对光电探测器一测得的数据进行修正，即可消除运动方向对光电探测器一的数据的影响，进而提高测量的准确度。

实施例2

请参阅图2，请参阅图1，本实施例示意性地公开了一种多路测量式速度测量传感器，包括激光器1，激光束2，激光束一21，激光束二22，激光束三23，激光束四24，分光镜一3，分光镜二31，三角反射镜5，被测物体4，第一反射面51，第二反射面52，棱镜一6，棱镜一面一61，棱镜一面二62，棱镜二13，棱镜二面一131，棱镜二面二132，光电探测器一7，光电探测器二8，光电探测器三12，折射镜一9，折射镜二10，折射镜三11。其中三角反射镜5随着被测物体4同步移动。

本新型多路测量式速度测量传感器中：

激光器1发射出激光束2，所述激光束2，入射至分光镜二31；所述分光镜一3，将激光束2分为激光束一21与激光束四24；所述激光束一21，入射至三角反射镜5的第一反射面51，经第一反射面51反射后入射至第二反射面52；分光镜二31，接收第二反射面52反射的激光束一21，并将激光束一21分为激光束三23与激光束二22；激光束二22，入射至棱镜一6；所述棱镜一6包括棱镜一面一61与棱镜一面二62，所述经分光镜二31反射出的激光束二22射入棱镜一面一61，并发生折射，发生折射后的激光束二22射入棱镜一面二62，棱镜一面二62使得激光束二22再次发生折射，并使激光束二22从棱镜一面二62射出；折射镜一9，接收从所述棱镜一6中透射出的激光束二22，并使得激光束二22发生折射，光电探测器一7接收经折射镜一9折射后的激光束二22，并测量其入射位置；折射镜二10，接收从所述分光镜一3中透射出的激光束三23，并使得激光束三23发生折射，光电探测器二8接收经折射镜二10折射后的激光束三23，并测量其入射位置；所述激光束四24，入射至棱镜二13；所述棱镜二13包括棱镜二面一131与棱镜二面二132，激光束四24射入棱镜二13的棱镜二面一131，并发生折射，发生折射后的激光束四24射入棱镜二面二132，棱镜二面二132使得激光束四24再次发生折射，并使激光束四24从棱镜二面二132射出。折射镜三11，接收从所述棱镜二13中透射出的激光束四24，光电探测器三12接收经折射镜三11折射后的激光束四24并测量其入射位置。处理***，用于根据光电探测器一接收到的激光束二的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束三的入射位置的变化量、光电探测器三接收到的激光束四的入射位置的变化量，计算被测物体的速度。

容易理解的，入射光线与光电探测器接收面的夹角过小时，入射光线的光斑会发生重心的偏移，对光电探测器的测量精度造成影响。通过折射镜一、折射镜二、折射镜三的设置，使得增加测速传感器的放大倍数的同时，降低光束入射至光电探测器的角度，不仅提高了PSD测量稳定性，而且根据三角关系，测速传感器的测量精度得到进一步提高。且在本方案中，为了避免经折射镜折射后的激光束再次发生折射对测量精度造成影响，所述折射镜一9与光电探测器一7贴合；所述折射镜二10与光电探测器二8贴合；所述折射镜三11与光电探测器三12贴合。

在本方案中，所述折射镜一9的入射端面与入射至折射镜一9的激光束形成小于45°的夹角；所述折射镜二10的入射端面与入射至折射镜二10的激光束形成小于45°的夹角；所述折射镜三11的入射端面与入射至折射镜三11的激光束形成小于45°的夹角。

同时，所述激光束一21为P偏振光。通过采用偏振光，增加了光束经过折射入射至光电探测器的强度，降低了光束以大入射角入射于折射镜时光束的反射率，减小了折射镜反射入射光的比例，换言之可以降低***对光束入射强度的要求。

由于光学材料折射率与光的波长属于非线性关系，因此基于上述结构的测速传感，本发明提出了一种位置变化量与运动速度标定方法。步骤如下：

步骤一：在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：调整激光器、分光镜一、分光镜二、三角反射镜、棱镜一、棱镜二、折射镜一、折射镜二、折射镜三、光电探测器一、光电探测器二、光电探测器三的位置关系，使得激光束入射至分光镜二，所述分光镜二将激光束分为激光束一与激光束四，所述激光束一入射至三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面，经第二反射面反射后入射分光镜一，所述分光镜一将激光束一分为激光束三与激光束二，所述激光束二入射棱镜一，经棱镜一透射后被折射镜一接收，经折射镜一折射后入射至光电探测器一，所述激光束三入射至折射镜二，经折射镜二折射后入射至光电探测器二，所述激光束四入射至棱镜二，经棱镜二透射后被折射镜三接收，经折射镜三折射后入射至光电探测器三；

步骤三：在标准运动方向下，给定大小不同的速度V1、V2、V3…Vn,记录对应速度下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn，记录对应速度下的光电探测器二的位置变化量Y1、Y2、Y3…Yn,记录对应速度下的光电探测器三的位置变化量Z1、Z2、Z3…Zn,修正后的光电探测器的位置变化量为X1-kY1-dZ1、X2-kY2-dZ2、X3-kY3-dZ3…Xn-kYn-dZn，通过非线性拟合获得标准运动方向下，运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线；

其中，α2为入射至光电探测器二的激光束三与光电探测器二的接收面的夹角，α1为入射至光电探测器一的激光束二与光电探测器一的接收面的夹角，α3为入射至光电探测器三的激光束四与光电探测器三的接收面的夹角，L1为棱镜一出射的激光束二入射到光电探测器一的路径长度，L3为棱镜二出射的激光束四入射到光电探测器三的路径长度。

在实际应用中，即可根据上述标定方法得到的公式或关系曲线，及光电探测器一、光电探测器二、光电探测器三测得的入射位置变化量，得到被测物体的运动速度。

基于上述多路测量式速度测量传感器，其测量方法包括以下步骤：

步骤一：

在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：

调整激光器、分光镜一、分光镜二、三角反射镜、棱镜一、棱镜二、折射镜一、折射镜二、折射镜三、光电探测器一、光电探测器二、光电探测器三的位置关系，使得激光束入射至分光镜二，所述分光镜二将激光束分为激光束一与激光束四，所述激光束一入射至三角反射镜的第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面，经第二反射面反射后入射分光镜一，所述分光镜一将激光束一分为激光束三与激光束二，所述激光束二入射棱镜一，经棱镜一透射后被折射镜一接收，经折射镜一折射后入射至光电探测器一，所述激光束三入射至折射镜二，经折射镜二折射后入射至光电探测器二，所述激光束四入射至棱镜二，经棱镜二透射后被折射镜三接收，经折射镜三折射后入射至光电探测器三；

步骤三：

被测物体沿靠近或远离激光器的方向做不规则运行，且运动过程中激光器发射的激光束沿同一光路传输至分光镜二，而分光镜二分射出的激光束一沿同一光路传输至三角反射镜的第一反射面，同时分射出的激光束四沿同一光路传输至棱镜二的同一位置；

步骤四：

根据光电探测器一接收到的激光束二的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束三的入射位置的变化量、光电探测器三接收到的激光束四的入射位置的变化量，通过标定方法获得的运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线，计算被测物体的速度。

当被测物体不是按照标准运动方向运行，并且激光器发射的激光束发生波长变化时，光电探测器一上的入射位置变化量由三个因素决定，即被测物体的运行速度(大小)、被测物体的运动方向、激光器发射的激光束的波长，本实施例方案中，通过光电探测器二测得的入射位置变化量即可测得运动方向导致的位置变化，并且通过光电探测器三测得的入射位置变化量即可测得激光束波长变化导致的位置变化，因此可以利用利用光电探测器二测得的数据对光电探测器一测得的数据进行修正，即可消除运动方向对光电探测器一的数据的影响，进行第一次修正，再利用利用光电探测器三测得的数据对经过第一次修正的数据进行第二次修正，进而提高测量的准确度。

实施例3

请参阅图3，本实施例示意性地公开了一种多路测量式速度测量传感器，包括激光器1，激光束2，激光束一21，激光束二22，分光镜一3，反光镜14，三角反射镜5，被测物体4，第一反射面51，第二反射面52，棱镜一6，棱镜一面一61，棱镜一面二62，棱镜二13，棱镜二面一131，棱镜二面二132，光电探测器一7，光电探测器二8折射镜一9，折射镜二10。

本新型多路测量式速度测量传感器中：

激光器1用于发射出激光束2，激光束2入射至分光镜一3，分光镜一3使所述激光束2分为激光束一21与激光束二22，所述激光束一21入射三角反射镜5的所述第一反射面51，经第一反射面51反射后入射至所述第二反射面52；反光镜14接收第二反射面52反射的激光束一21后，使得激光束一21发生反射，射入棱镜一6的棱镜一面一61，棱镜一面一61使得入射的激光束一21发生折射并射入棱镜一面二62，棱镜一面二62使得激光束一21再次发生折射，并射出，折射镜一9接收由棱镜一面二62射出的激光束一21，并使得激光束一21发生折射，光电探测器一7接收经折射镜一9折射后的激光束一21接收，并测量其入射位置。同时，所述激光束二22入射至棱镜二13的棱镜二面一131，棱镜二面一131使得入射的激光束二22发生折射并射入棱镜二面二132，棱镜二面二132使得激光束二22再次发生折射，并射出，折射镜二10接收由棱镜二面二132射出的激光束二22，并使得激光束二22发生折射，光电探测器二10接收经折射镜二10折射后的激光束二22，并测量其入射位置。

处理***，根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量及光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量，通过标定方法获得的公式和/或关系曲线，计算出被测物体的运行速度。容易理解的，入射光线与光电探测器接收面的夹角过小时，入射光线的光斑会发生重心的偏移，对光电探测器的测量精度造成影响。通过折射镜的设置，使得增加测速传感器的放大倍数的同时，降低光束入射至光电探测器的角度，不仅提高了PSD测量稳定性，而且根据三角关系，测速传感器的测量精度得到进一步提高。且在本方案中，为了避免经折射镜折射后的激光束再次发生折射对测量精度造成影响，所述折射镜一9与光电探测器一7贴合；所述折射镜二10与光电探测器二8贴合。

在本方案中，所述折射镜一9的入射端面与入射至折射镜一9的激光束形成小于45°的夹角；所述折射镜二10的入射端面与入射至折射镜二10的激光束形成小于45°的夹角。

同时，所述激光束2为P偏振光。通过采用偏振光，增加了光束经过折射入射至光电探测器的强度，降低了光束以大入射角入射于折射镜时光束的反射率，减小了折射镜反射入射光的比例，换言之可以降低***对光束入射强度的要求。

由于光学材料折射率与光的波长属于非线性关系，因此基于上述结构的测速传感，本发明提出了一种位置变化量与运动速度标定方法。步骤如下：

步骤一：在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：调整激光器、分光镜一、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、折射镜一、折射镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，使得激光器射出的激光束入射至分光镜一，分光镜一将激光束分为激光束一与激光束二，激光束一入射至三角反射镜的第一反射面，经第二反射面反射后入射至反光镜，经反光镜反射至棱镜一，经棱镜一透射后被折射镜一接收，经折射镜一折射后入射至光电探测器一；同时，激光束二入射至棱镜二，经棱镜二透射后被折射镜二接收，经折射镜二折射后入射至光电探测器二；

步骤三：给定不同大小的速度V1、V2、V3…Vn,记录对应速度下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn，记录对应速度下的光电探测器二的位置变化量Y1、Y2、Y3…Yn,修正后的光电探测器位置变化量为X1-kY1、X2-kY2、X3-kY3…Xn-kYn，α2为入射至光电探测器二的激光束与光电探测器二的接收面的夹角，α1为入射至光电探测器一的激光束与光电探测器一的接收面的夹角，L1为棱镜一出射的激光束入射到光电探测器一的路径长度，L2为棱镜二出射的激光束入射到光电探测器二的路径长度，通过非线性拟合获得原始激光波长下，运动速度与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线。

基于上述多路测量式速度测量传感器，其测量方法包括以下步骤：

步骤一：

在被测物体上设置三角反射镜，使得三角反射镜可与被测物体同步运行；

步骤二：

调整激光器、分光镜一、三角反射镜、反光镜、棱镜一、棱镜二、折射镜一、折射镜二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，使得激光器射出的激光束入射至分光镜一，分光镜一将激光束分为激光束一与激光束二，激光束一入射至三角反射镜的第一反射面，经第二反射面反射后入射至反光镜，经反光镜反射至棱镜一，经棱镜一透射后被折射镜一接收，经折射镜一折射后入射至光电探测器一；同时，激光束二入射至棱镜二，经棱镜二透射后被折射镜二接收，经折射镜二折射后入射至光电探测器二；

步骤三：

被测物体沿靠近或远离激光器的方向运行，且运行过程中激光器发射的激光束沿同一光路传输至分光镜一，而分光镜一分射出的激光束一沿同一路径传输至反光镜，且被反光镜反射至棱镜一的同一位置，分光镜分射出的激光束二也沿同一路径传输至棱镜二的同一位置；

步骤四：

根据光电探测器一在运动过程中接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二在运动过程中接收到的激光束二的入射位置的变化量，通过标定方法获得的公式和/或关系曲线，计算出被测物体的运行速度。

由于光电探测二探测的是激光束二的入射位置，而激光束二与被测物体的运动无关，即激光束二的波长即为激光器发射的激光束的波长，因此，通过光电探测器二接收激光束二，若激光束二的入射位置没有变化(即变化量为零)，则可以说明激光器发射的激光束的波长保持不变，则不用对光电探测器一测得的位置变化量进行修正，若激光束二的入射位置有变化(即变化量不为零)，则可以说明激光器发射的激光束的波长发生了变化。

被测物体按照标准运动方向(被测物体沿激光源激光的直线方向)运行，激光器发射的激光束发生波长变化时，光电探测器一上的入射位置变化量由两个因素决定，即被测物体的运行速度(大小)和激光器发射的激光束的波长，本实施例方案中，通过光电探测器二测得的入射位置变化量即可测得激光束波长变化导致的位置变化，因此，利用光电探测器二测得的位置变化量对光电探测器一测得的位置变化量进行修正，即可消除激光源发射的激光束的波长变化对光电探测器一的位置变化量的影响，进而提高测量的准确度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多路测量式速度测量传感器，其特征在于，包括：

可随被测物体同步移动的三角反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光束一，入射至三角反射镜的所述第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面；所述激光束一为P偏振光；

分光镜一，用于接收第二反射面反射的激光束一，并将激光束一分为激光束二与激光束三；

所述激光束二，入射至棱镜一；

所述棱镜一，用于使入射的激光束二发生折射，并透射出去；

折射镜一，用于接收从所述棱镜一中透射出的激光束二，并使激光束二发生折射；所述折射镜一的入射端面与入射至折射镜一的光束形成小于45°的夹角；

光电探测器一，用于接收经折射镜一折射后的激光束二，并测量其入射位置；

折射镜二，用于接收从所述分光镜一中透射出的激光束三，并使得激光束三发生折射；所述折射镜二的入射端面与入射至折射镜二的光束形成小于45°的夹角；光电探测器二，用于接收经折射镜二折射后的激光束三，并测量其入射位置；

所述折射镜一与光电探测器一贴合；所述折射镜二与光电探测器二贴合；

处理***，用于根据光电探测器一接收到的激光束二的入射位置变化量、光电探测器二接收到的激光束三的入射位置变化量，计算出被测物体的速度。

2.根据权利要求1所述的多路测量式速度测量传感器，其特征在于，还包括激光器、分光镜二、棱镜二、折射镜三、光电探测器三；

所述激光器，用于射出激光束；

所述分光镜二，用于接收激光束，并将激光束分为激光束四与所述激光束一；

所述激光束四，入射至棱镜二；

所述棱镜二，用于使入射的激光束四发生折射，并透射出去；

折射镜三，用于接收从所述棱镜二中透射出的激光束四，并使激光束四发生折射；

光电探测器三，用于接收经折射镜三折射后的激光束四，并测量其入射位置。

3.根据权利要求1所述的多路测量式速度测量传感器，其特征在于，还包括激光器，所述激光器用于射出所述激光束一。

4.根据权利要求2所述的多路测量式速度测量传感器，其特征在于，所述折射镜三的入射端面与入射至折射镜三的光束形成小于45°的夹角。

5.一种多路测量式速度测量传感器，其特征在于，包括：

可随被测物体同步移动的三角反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光器，用于发射出激光束；

所述激光束，入射至分光镜一；所述激光束为P偏振光；

所述分光镜一，将激光束分为激光束一与激光束二；

所述激光束一，入射至三角反射镜的所述第一反射面，经第一反射面反射后入射至所述第二反射面；

反光镜，用于接收第二反射面反射的激光束一，并使该激光束一反射至棱镜一；

所述棱镜一，用于使所述反光镜反射的激光束一发生折射，并透射出去；

折射镜一，用于接收所述棱镜一折射后的激光束一，并使激光束一发生折射；所述折射镜一的入射端面与入射至折射镜一的光束形成小于45°的夹角；

光电探测器一，用于接收经折射镜一折射后的激光束一，并测量其入射位置；所述折射镜一与光电探测器一贴合；

棱镜二，接收由分光镜一反射出的激光束二，使所述激光束二发生折射，并透射出去；

折射镜二，用于接收所述棱镜二折射后的激光束二，并使激光束二发生折射；所述折射镜二的入射端面与入射至折射镜二的光束形成小于45°的夹角；

光电探测器二，用于接收经折射镜二折射后的激光束二，并测量其入射位置；所述折射镜二与光电探测器二贴合；

处理***，用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置的变化量、光电探测器二接收到的激光束二的入射位置的变化量，计算出被测物体的运行速度。