[发明专利]快门集成装置、控制系统及时序控制方法

说明书

本发明公开了快门集成装置、控制系统及时序控制方法，快门集成装置包括集成装置底板、第一CCD相机、第二CCD相机、第一快门开关、第二快门开关和分光装置；第一CCD相机、第二CCD相机和分光装置均安装在集成装置底板上；第一快门开关设置在第一CCD相机上，第二快门开关设置在第二CCD相机上；第一快门开关、第二快门开关分别与控制系统连接等。本发明避免了因相机位置及状态差异导致的调试困难，提升了效率，消除了系统误差，实现了MHz曝光，且曝光图像之间互不干扰和影响，提升了系统整体精度及稳定性。

技术领域

本发明涉及激光测速领域，更为具体的，涉及快门集成装置、控制系统及时序控制方法。

背景技术

传统激光测速技术领域中的粒子图像测速(Particle Image Velocimetry，PIV)技术，一般只能获取粒子的速度值，很难获取精度较高的粒子加速度值。四脉冲激光器能够依次发射四个脉冲激光束，再利用2台双曝光电荷藕合器件图像传感器（Charge CoupledDevice，CCD）相机分别拍摄四个脉冲激光束照亮的示踪粒子图像，根据获取的跨帧示踪粒子图像计算示踪粒子的速度，进一步计算得到加速度。

然而由于四个脉冲激光束之间的时间间隔很短，而传统的双曝光CCD相机的第二次曝光的时间较长，使得CCD相机在拍摄第二脉冲激光束照射的示踪粒子图像时会同时拍摄到第三脉冲和第四脉冲激光束照射的示踪粒子图像，导致获取的跨帧粒子对不准确，影响基于该跨帧粒子对计算的粒子速度的准确性和/或精度。并且由于需要至少两台双曝光CCD相机同步工作，如果两台CCD相机的光学中心的位置没有设置好，将会直接导致示踪粒子图像对之间存在位移误差，影响计算结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供快门集成装置、控制系统及时序控制方法，避免了因相机位置及状态差异导致的调试困难，提升了效率，保证了同等能量的四次激光脉冲通过两台相机的透光率一致，消除了系统误差，实现了MHz曝光，且曝光图像之间互不干扰和影响，提升了系统整体精度及稳定性。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种快门集成装置，包括集成装置底板、第一CCD相机、第二CCD相机、第一快门开关、第二快门开关和分光装置；第一CCD相机、第二CCD相机和分光装置均安装在集成装置底板上；第一快门开关设置在第一CCD相机上，第二快门开关设置在第二CCD相机上；第一快门开关、第二快门开关分别与相机控制系统电性连接。

进一步地，所述集成装置底板包括六自由度可调节光学定位结构，用于辅助对第一CCD相机、第二CCD相机进行位置固定。

一种相机的控制系统，包括如上任一所述的快门集成装置，还包括同步控制器、接口装置和计算机，快门集成装置与同步控制器电性连接，同步控制器与接口装置电性连接，接口装置与计算机电性连接。

进一步地，所述同步控制器包括DG645同步控制器。

进一步地，所述接口装置包括以太网接口、GPIB接口和RS-232接口中的任一种或多种。

一种时序控制方法，基于如上任一所述快门集成装置或基于如上任一所述相机的控制系统，且还包括控制程序，用于执行如下步骤：控制第一快门开关，使得在第一脉冲激光和第二脉冲激光出光时第一快门开关处于开口状态，在第三和第四脉冲出光时第一快门开关处于关闭状态；控制第二快门开关处于常开状态。

本发明的有益效果是：

（1）本发明实施例中设计集成装置，可以通过合理设计分光装置的反射镜角度和CCD相机位置，使得激光脉冲光进入装置后到达相机的视场基本一致，再加上六自由度可调整精密机构进行微调，避免了因相机位置及状态差异导致的调试困难，提升了效率；

（2）本发明实施例中同时集成两个快门开关，保证了同等能量的四次激光脉冲通过两台相机的透光率一致，消除了系统误差；