[发明专利]一种测量物体运动速度的光学装置及测量方法

权利要求书

1.一种测量物体运动速度的光学装置，其特征在于，包括激光器[1]、分光棱镜[2]、第一平面反射镜[3-1]、第二平面反射镜[3-2]、被测运动物体[4]、凸透镜[5]、光电探测器[6]；

所述分光棱镜[2]位于激光器[1]的前端，第一平面反射镜[3-1]和第二平面反射镜[3-2]位于棱镜激光出射面前方，并与对应的出射面存在相同的夹角，激光器[1]发出的光线经分光棱镜[2]分光后，一束光线入射至第一平面反射镜[3-1]，另一束光线入射至第二平面反射镜[3-2]，两束光线分别经两块平面反射镜反射后，汇集于一点，该点处设置运动物体[4],在运动物体[4]与分光棱镜[2]之间设置凸透镜[5]，凸透镜[5]可对运动物体[4]表面的光点进行成像，在像点处设置光电探测器[6]。

2.根据权利要求1所述的测量物体运动速度的光学装置，其特征在于，所述激光器采用半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的测量物体运动速度的光学装置，其特征在于，所述分光棱镜为能量分光棱镜。

4.根据权利要求1所述的测量物体运动速度的光学装置，其特征在于，所述平面反射镜采用前表面镀反射膜的反射镜。

5.一种基于权利要求1所述的物体运动速度测量的光学装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动激光器[1]，在两束光线的汇集点处放置运动物体[4]，之后测量入射至运动物体[4]两束光线的夹角θ；

步骤2、调整凸透镜[5]位置，使光束汇集点对应的像点落在光电探测器[6]的光敏面上；

步骤3、对光电探测器输出的信号进行频谱分析，获取两束光的差频信号；

步骤4、对步骤3的差频信号输出至外部设备，由外部设备计算运动物体的速度。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，步骤1中测量入射至运动物体[4]两束光线的夹角θ采用以下方法：

步骤1-1、测量第一平面反射镜[3-1]、第二平面反射镜[3-2]两个反射光点之间的距离；

步骤1-2、测量第一平面反射镜[3-1]的光点到运动物体[4]表面光点的距离；

步骤1-3、测量第二平面反射镜[3-2]的光点到运动物体[4]表面光点的距离；

步骤1-4、利用三角函数关系，确定两束光线的夹角θ。

7.一种基于权利要求1所述物体运动速度光学装置的测量距离可调的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、开启激光器，调整第一平面反射镜[3-1]和第二平面反射镜[3-2]的紧固结构，使两束反射光线汇集于一点；

步骤2、在光线汇集点放置运动物体[4]，之后测量入射至运动物体[4]两束光线的夹角θ；

步骤3、调整凸透镜[5]位置，使光束汇集点对应的像点落在光电探测器[6]的光敏面上；

步骤4、对光电探测器输出的信号进行频谱分析，获取两束光的差频信号；

步骤5、对步骤3的差频信号输出至外部设备，由外部设备计算运动物体的速度。

8.根据权利要求7所述的测量距离可调的测量方法，其特征在于，步骤1中调整第一平面反射镜[3-1]和第二平面反射镜[3-2]的具体过程为：

步骤101、调节第一平面反射镜[3-1]的调整螺钉，移动由第一平面反射镜[3-1]反射的激光光点；

步骤102、调节第二平面反射镜[3-2]的调整螺钉，移动由第二平面反射镜[3-2]反射的激光光点，并保证第一平面反射镜[3-1]和第二平面反射镜[3-2]关于棱镜分光面对称；

步骤103、使第一平面反射镜[3-1]反射的激光束和第二平面反射镜[3-2]反射的激光束交于同一点。