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激光测速仪工作原理
激光测速仪是一种使用激光技术进行测速的仪器。
其工作原理基于时差测量法和光电技术。
激光测速仪首先发射一束窄束的激光，激光束经过透镜聚焦形成一个射线束。
当射线束遇到行进中的目标物时，部分激光会被目标物反射或散射。
激光测速仪接收到反射或散射的激光后，通过光电二极管将光信号转换为电信号。
激光测速仪的核心原理是利用激光的光速非常快的特点，计算出激光从发射器发出到接收器接收到的时间差。
通过精确测量时间差，激光测速仪就能计算出目标物的速度。
具体的工作过程如下：激光测速仪通过内部时钟系统记录激光发射的时间，然后激光束经过一段距离后被目标物反射或散射，再经过同样长度的路径返回激光测速仪。
当反射或散射回来的激光被光电二极管接收到时，记录下接收到的时间。
激光测速仪通过计算发射时间和接收时间的差值，得到激光往返的时间。
然后利用光速的固定值，将时间差转换为距离。
根据测得的距离差值和知道的时间差，激光测速仪就可以计算出目标物的速度。
例如，如果已知激光往返时间为10纳秒，
而激光在空气中的传播速度是299,792,458米/秒，就可以得知
目标物与测速仪的距离为2.99792458米。
根据已知的时间间
隔和距离，激光测速仪进一步计算出速度。
激光测速仪工作原理简单而灵活，能够实现高精度的测速。
它广泛应用于交通管理、科学研究以及工业生产等领域。
激光多普勒测速仪1 激光多普勒测速仪概念激光多普勒测速仪(LDV: Laser Doppler Velocimetry)，是应用多普勒效应，利用激光的高相干性和高能量测量流体或固体流速的一种仪器，它具有线性特性与非接触测量的优点，并且精度高、动态响应快。
由于它大多数用在流动测量方面，国外习惯称它为激光多普勒风速仪（Laser Doppler Anemometer，LDA)，或激光测速仪或激光流速仪（Laser Velocimetry，LV)的。
示踪粒子是利用运动微粒散射光的多普勒频移来获的速度信息的。
因此它实际上测的是微粒的运动速度，同流体的速度并不完全一样。
幸运的是，大多数的自然微粒（空气中的尘埃，自来水中的悬浮粒子）在流体中一般都能较好地跟随流动。
如果需要人工播种，微米量级的粒子可以同时兼顾到流动跟随性和LDV测量的要求。
图1 德国elovis激光多普勒测速仪2 激光多普勒测速仪组成（1）激光器（2）入射光学单元（3）频移系统（4）接受光学单元（5）数据处理器3 激光多普勒测速仪基本原理仪器发射一定频率的超声波，由于多普勒效应的存在，当被测物体移动时（不管是靠近你还是远离你）反射回来波的频率发生变化，回收的频率是(声速±物体移动速度)/波长，由于和波长都可以事先测出来（声速会随温度变化有所变化，不过可以依靠数学修正），只要将回收的频率经过频率-电压转换后，与原始数据进行比较和计算后，就可以推断出被测物体的运动速度。
图2 激光多普勒测速仪基本原理图4 激光多普勒测速仪特点和应用1）激光多普勒测量仪应用多普勒频差效应的原理，结构紧凑、重量轻、容易安装操作、容易对光调校；2）激光多普勒测量仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块，量杆，刻尺和坐标测量机等。
3）激光多普勒测量仪既可以对几十米甚至上百米的大量程进行精密测量，也可以对手表零件等的微小运动进行精密测量；既可以对几何量如长度、角度、直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量，也可以用于特殊场合，诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。
激光多普勒测速仪工作原理激光多普勒测速仪，听上去就像科幻电影里的高科技玩意儿，其实它的原理并没有那么复杂。
想象一下，你在路边看着一辆车飞驰而过，车子发出的声音变高了，然后又变低了，这就是多普勒效应的魔力。
激光多普勒测速仪就像是把这个声音的变化变成了光的变化。
我们来聊聊它是怎么工作的。
这个仪器会发出一束激光，这束激光就像是你的好朋友，跟着你走来走去。
然后，当这束激光照到移动物体，比如说一辆车或者一块正在转动的机械零件时，激光会被反射回来。
可有趣的是，这个反射回来的光波频率会发生变化，快的东西反射回来的光频率变高，慢的则相对低一些。
就好像当你向某个人打招呼时，他们走得快，你的声音听起来就会高亢激昂，走得慢时，你的声音又会变得悠扬而柔和。
仪器的探测器就像是个侦探，专门负责捕捉这些反射回来的光波。
探测器会把这些光波的频率变化进行分析，最终算出物体的速度。
你看，就像数学题一样，难度不高吧？而且这个过程是相当迅速的，几乎可以实时监测到物体的运动状态。
大家都知道，速度是非常重要的，无论是在交通管理上，还是在工业生产中。
激光多普勒测速仪的应用广泛得不得了。
比如说，汽车制造商在检测新车的性能时，会用这个仪器来确认车速是否达标。
再比如，机场里的雷达监控也可以借助激光多普勒测速仪来监控飞行器的速度，保证一切安全无误。
说到这里，很多人可能会想，“这玩意儿是不是得很贵？”其实现在的科技越来越普及，价格也逐渐亲民了，很多企业都能负担得起。
而且激光多普勒测速仪还有个特别之处，就是它可以在不接触物体的情况下进行测量，简单来说，就是“隔空取物”。
这就像你在家里用遥控器调电视，既方便又不费劲。
想想看，如果在高温或者危险的环境下工作，能够用激光来测量速度，那是多么安全啊。
再说说它的精准度，激光多普勒测速仪的测量结果非常准确，通常能够达到千分之一米每秒的精度。
这对于一些需要高精度的工业流程，简直就是福音。
比如说，做一些精密加工的机械，稍微的误差都可能导致整个产品的失败，所以激光多普勒测速仪的出现，无疑提升了生产效率和质量。
双光束激光测速仪模拟测速误差测量不确定度的评定
双光束激光测速仪是一种用于测量车辆速度的设备。
在进行测速时，双光束激光测速仪会发射两束激光束，并利用接收到的激光信号的时间差来计算车辆的速度。
在测速过程中，由于各种因素的影响，会导致测速数据的误差。
为了评估测速误差的不确定度，需要进行模拟测速误差测量。
模拟测速误差测量主要包括以下几个步骤：
1. 实验设定：首先需要确定实验的具体设定，包括测速距离、测速速度和激光测速仪的工作参数等。
2. 模拟误差生成：根据实际测速时可能存在的误差源，如仪器误差、环境条件变化等，生成模拟误差。
可以采用数学模型或者模拟实验等方法进行。
3. 数据采集：在模拟测速过程中，需要采集测速仪的输出数据，并记录误差源的相关信息。
可以使用数据采集设备或者记录仪等设备进行。
4. 数据处理：对采集到的数据进行处理，计算测速误差和误差的不确定度。
可以采用统计学方法，如方差分析等进行数据处理。
5. 不确定度评定：根据数据处理结果，评定测速误差的不确定度。
可以采用不确定度分析方法，如哥白尼不确定度原理等进行。
在评定模拟测速误差的不确定度时，需要考虑各个误差源的贡献程度和相互之间的相关性。
不同仪器误差源之间可能存在相关性，需要进行相关性分析。
还需要考虑系统误差和随机误差的影响。
双光束激光测速仪模拟测速误差测量不确定度的评定对于提高测速仪的测量精度和可靠性具有重要意义。
通过评定不确定度，可以确保测速数据的准确性，并对测速仪的性能进行评估和改进。
1>、对激光测速仪原理的认知及公式部分理解（如有不对的地方，请指正）
首先是对光学多普勒效应在测速仪中呈现的现象做一下简明的解述（在板速仪说明的PDF文件中有详细介绍，如有不清楚的地方可以参照该资料）：
公式部分及多普勒效应
测速仪内部结构原理图
运用到设备上可以这么说：发射的激光照射到移动的带钢上反射回来时，激光的频率发生了改变（也就是两个波峰之间的时间t改变了），移动速度越快，频率就越高（t越小）。
这里λ是发射源激光波长；K是同一激光平分为两股之后，初始的夹角（也就是说d值是固定的，但要注意，每个机架由于K与λ的不同，机架与机架之间的d值是不同的）。
在对应的设备原理图中，photo-detector是用于光电转换的装置，也就是为了测算f值，从而达到计算V的设备。
而参照多普勒效应（扩充对测速仪的理解），如果发射源在观测点的前方，那么当发射源离观测点越近时，检测到的f是越来越高的，这也就是为什么用于接受的装置与两条激光的焦点在一个位置上的原因。
Receiving lens是用于收集反射波并聚焦到photo-detector的装置。
激光多普勒测速仪
1 激光多普勒测速仪概念
激光多普勒测速仪(LDV: Laser Doppler Velocimetry，是应用多普勒效应，利用激光的高相干性和高能量测量流体或固体流速的一种
仪器，它具有线性特性与非接触测量的优点，并且精度高、动态响应快。
由于它大多数用在流动测量方面，国外习惯称它为激光多普勒风
速仪（Laser Doppler Anemometer，LDA，或激光测速仪或激光流速仪（Laser Velocimetry，LV的。
示踪粒子是利用运动微粒散射光的多普勒频移来获的速度信息的。
因此它实际上测的是微粒的运动速
度，同流体的速度并不完全一样。
幸运的是，大多数的自然微粒（空
气中的尘埃，自来水中的悬浮粒子）在流体中一般都能较好地跟随流动。
如果需要人工播种，微米量级的粒子可以同时兼顾到流动跟随性
和LDV测量的要求。
双光束激光测速仪模拟测速误差测量不确定度的评定
双光束激光测速仪是一种用于测量运动物体速度的设备，其原理是利用激光束在照射物体表面后反射回来的时间差来计算物体的速度。
在实际应用中，由于各种因素的影响，测速仪的测量结果会产生误差，而测速误差的大小可以通过测量不确定度来评定。
测量不确定度是对测量结果的不确定程度的度量，它包括两部分：随机误差和系统误差。
随机误差是由测量设备本身的精度和测量环境中的扰动引起的，其大小可以通过多次测量同一物体的速度来进行统计分析得到。
系统误差是由测量设备的固有缺陷和人为操作不当等因素引起的，其大小则需要通过实验和校准来评定。
1. 确定测量目标：首先要明确测量的目标是什么，例如测量一个运动物体的速度。
2. 设定测量条件：确定测量条件，包括测量距离、测量时间、测量环境等。
3. 进行多次测量：使用测速仪进行多次测量，记录下每次测量得到的速度数值。
4. 统计分析数据：对测量数据进行统计分析，计算平均值和标准差。
平均值表示测量结果的中心位置，标准差表示测量结果的离散程度。
5. 计算不确定度：根据统计分析结果，计算测量结果的不确定度。
不确定度可以通过标准差的估计值来计算，也可以通过置信概率和置信区间来计算。
6. 考虑系统误差：在实际应用中，还需要考虑系统误差的影响。
可以通过对测量仪器进行校准和实验来评定系统误差的大小，并将其加入到不确定度的计算中。
评定双光束激光测速仪模拟测速误差的不确定度需要综合考虑随机误差和系统误差，并提供一个可信的测量结果。
在评定过程中，应注意选择合适的统计方法和标准，确保评定结果的准确性和可靠性。
激光多普勒测速仪1 激光多普勒测速仪概念激光多普勒测速仪(LDV: Laser Doppler Velocimetry)，是应用多普勒效应，利用激光的高相干性和高能量测量流体或固体流速的一种仪器，它具有线性特性与非接触测量的优点，并且精度高、动态响应快。
由于它大多数用在流动测量方面，国外习惯称它为激光多普勒风速仪（Laser Doppler Anemometer，LDA)，或激光测速仪或激光流速仪（Laser Velocimetry，LV)的。
示踪粒子是利用运动微粒散射光的多普勒频移来获的速度信息的。
因此它实际上测的是微粒的运动速度，同流体的速度并不完全一样。
幸运的是，大多数的自然微粒（空气中的尘埃，自来水中的悬浮粒子）在流体中一般都能较好地跟随流动。
如果需要人工播种，微米量级的粒子可以同时兼顾到流动跟随性和LDV测量的要求。
图1 德国elovis激光多普勒测速仪2 激光多普勒测速仪组成（1）激光器（2）入射光学单元（3）频移系统（4）接受光学单元（5）数据处理器3 激光多普勒测速仪基本原理仪器发射一定频率的超声波，由于多普勒效应的存在，当被测物体移动时（不管是靠近你还是远离你）反射回来波的频率发生变化，回收的频率是(声速±物体移动速度)/波长，由于和波长都可以事先测出来（声速会随温度变化有所变化，不过可以依靠数学修正），只要将回收的频率经过频率-电压转换后，与原始数据进行比较和计算后，就可以推断出被测物体的运动速度。
图2 激光多普勒测速仪基本原理图4 激光多普勒测速仪特点和应用1）激光多普勒测量仪应用多普勒频差效应的原理，结构紧凑、重量轻、容易安装操作、容易对光调校；2）激光多普勒测量仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块，量杆，刻尺和坐标测量机等。
3）激光多普勒测量仪既可以对几十米甚至上百米的大量程进行精密测量，也可以对手表零件等的微小运动进行精密测量；既可以对几何量如长度、角度、直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量，也可以用于特殊场合，诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。
激光测速工作原理是什么
激光测速是一种利用激光技术进行测量车辆速度的方法。
其工作原理主要基于多普勒效应和光的传播原理。
当激光束照射到移动的车辆上时，由于车辆的运动，激光经过车辆后的回波频率会产生变化。
这种频率变化被称为多普勒频移。
根据多普勒效应原理，当物体向探测器靠近时，回波频率会增加；当物体远离探测器时，回波频率会减小。
因此，通过测量回波频率的变化，可以推算出车辆的速度。
激光测速仪通常由一个激光器和一个接收器组成。
激光器会向车辆发射一束窄束的激光束，该激光束会在车辆表面反射并返回给接收器。
接收器会分析接收到的激光信号并测量多普勒频移，从而计算出车辆的速度。
在实际应用中，激光测速仪能够提供精确的车速测量结果，并广泛应用于交通监管、道路安全管理和交通流量测量等领域。
值得注意的是，激光测速仪对于测量距离和速度的准确性会受到一些影响因素的影响，如天气、目标物体的材料和速度等。
因此，在使用激光测速仪进行测量时，需要对这些因素进行适当的校正和考虑。
第三组实验方案
激光测速仪
原理介绍：
外对射探测器全名叫“光束遮断式感应器””（Photoelectric Beam Detector），其基本的构造包括激光束生器、光敏传感器、LED信号指示灯等。
当激光照射到光敏电阻上时使光敏电阻阻值改变而引起光敏电阻两端的电压改变。
电压变化信号通过传感器传到计数器上计数器计时。
光电系统一端有2个激光束源，另一端对应有2个光敏传感器；当有物体挡光时，光敏电阻两端为高电压。
当光电系统计数时，传感器将高低变化的信号传到计数器上，计数器计数一次。
当计数器计时时，计数器获得高电压时计时开始，获得低电压时计时结束。
这样就可以测的物体通过光电系统的时间。
光敏电阻原理图：
光敏电阻特性：
测量方法：
在物体要通过路径的一边并排放上2个红外发生器且2发生器的距离较小，再在路径的另一边对应的放上2个光敏传感器。
校正发生和接受装置，使其能正常接收和发生时开始实验。
实验时让物体通过光电装置，当物体第一次挡光时开始计时，物体开始第二次挡光时结束计时。
再利用单片机计算出速度后在显示模块上显示出速度。
然后再设计一个程序使速度超过一个范围时发出蜂鸣警告超时。
硬件:
硬件原理： 光传感器 激光发生装置和接收装置：DH4604。
计数器模块:片内计数方案是指采用单片机的内部计数器完成对电压信号的计数过程。
处理器：处理器是单片机89c51. LCD 显示部分：在正常情况下LED 显示当前速度值，当速度超出一定范围后通过灯光和蜂鸣器进行报警。
光传感器 光电耦合器 计数器 单片机 LCD 显示
器 蜂鸣报警蜂鸣报警蜂鸣报警器
报警模块：采用蜂鸣器与发光二极管作为声光报警器主要器件。
简要说明：
一、尺寸：全长25mm宽10mm高10mm
二、主芯片：三极管
三、工作电压：直流5V
四、特点：电路简单实用，接线简单，蜂鸣器报警音，清脆响亮。
电源模块：采用交流220v|50hz电源转换为直流5v电源模块。
单片机模块：选用p89c51单片机。
软件：
*********************************************************************/
/********************************************************************
说明：1、当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平
*********************************************************************/
#include<reg52.h> //库文件
#define uchar unsigned char//宏定义无符号字符型
#define uint unsigned int //宏定义无符号整型
/********************************************************************
I/O定义
*********************************************************************/ sbit LED=P1^0; //定义单片机P1口的第1位（即P1.0）为指示端
sbit DOUT=P2^0; //定义单片机P2口的第1位（即P2.0）为传感器的输入端/********************************************************************
延时函数
*********************************************************************/ void delay()//延时程序
{
uchar m,n,s;
for(m=20;m>0;m--)
for(n=20;n>0;n--)
for(s=248;s>0;s--);
}
/********************************************************************
主函数
*********************************************************************/ void main()
{
while(1) //无限循环
{
LED=1; //熄灭P1.0口灯
if(DOUT==0)//当浓度高于设定值时，执行条件函数
{
delay();//延时抗干扰
if(DOUT==0)//确定浓度高于设定值时，执行条件函数
{
LED=0; //点亮P1.0口灯
}
}
}
}
/********************************************************************
结束
*********************************************************************/
#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar duan[10]={0xc0,0Xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //所需的段的位码
//uchar wei[4]={0XEf,0XDf,0XBf,0X7f}; //位的控制端(开发板) uchar wei[4]={0X80,0X40,0X20,0X10}; //位的控制端(仿真) uint z,x,c,v, date; //定义数据类型
uint dispcount=0;
/******************************************************************
延时函数
******************************************************************/
void delay(uchar t)
{
uchar i,j;
for(i=0;i<t;i++)
{
for(j=13;j>0;j--);
{ ;
}
}
}
/**********************************************************************
数码管动态扫描
*********************************************************************/
void xianshi()
{
/*****************数据转换*****************************/
z=date/1000; //求千位
x=date%1000/100; //求百位
c=date%100/10; //求十位
v=date%10; //求个位
P2=wei[0];
P0=duan[z];
delay(50);
P2=wei[1];
P0=duan[x];
delay(50);
P2=wei[2];
P0=duan[c];
delay(50);
P2=wei[3];
P0=duan[v];
delay(50);
}
/*************************************************************************
主函数
**************************************************************************/ void ExtInt0() interrupt 0 //中断服务程序
{
dispcount++; //每按一次中断按键，计数加一
if (dispcount==9999) //计数范围0-9999
{dispcount=0;}
}
/*************************************************************************
主函数
**************************************************************************/ void main()
{
TCON=0x01; //中断设置
IE=0x81;
while(1)
{
date=dispcount;
xianshi();
}
}
/********************************************************************
结束
*********************************************************************/。
