激光测速测长仪原理

MicroCenti 激光多普勒测速测长系统打破国外垄断 突破行业瓶颈 业界领先水平 填补国内空白Product Features产品特点Product parameters技术参数① 采用全光纤方案，小型化；② 采用高精度高速AD采样，高速FPGA解算，精度高、 噪声小；③ 使用对人眼安全的红外1550 nm波段光源；④ 方向自动检测，可测“0”速 ⑤ 几乎可以在任何表面精确的测量 ⑥ 抗电磁干扰，稳定可靠• 最小测量速度 ( m / m i n ) ： 0• 最大测量速度( m / m i n )： 2 0 0 0 0• 计量单位： m/s,m/min,km/h• 精度 ：0 . 0 5 %• 重复性误差 ： 0 . 0 2 %• 方向检测 ： 方 向 自 动 检 测• 供电电压 ： 2 0 ~ 2 8 V D C• 功率消耗 ： 1 1 W• 防护等级 ： I P 6 7• 温度范围 ： 0℃--50℃ -30℃-- 70℃（安装防护箱）• 抗电磁干扰等级 ： 标 准 四 级• 尺寸大小( m m )： 201×146×76.5• 清零模式： 高电平、低电平、上升沿、 下降沿清零• 信号输出： AB脉冲,RS422• 工业协议 ： M o d b u s单双向区别：主要有两点双向：可以识别物体运动的正反方向，前进长度累计增加，后退自动 减少。单向：不能识别被测物体运动的方向，被测物体无论前进还是后退长度都 会累计增加。双向：可以识别0速，只要被测物体微微运动，就会测出运动速度 和行进的长度。单向：静止0速时没有多普勒信号，只有被测物体大于5-10mm/s运动 速度时才会有多普勒信号，被测物体大于这个临界速度后测速仪才会 计算速度和长度。双向技术参数单向技术参数最小测量速度（m/min）：0最小测量速度（m/min）：0.3-0.6最大测量速度（m/min）：10000最大测量速度（m/min）：10000计量单位：m/s,m/min,ft/s计量单位：m/s,m/min,ft/s精度：0.05%精度：0.05%（运动起来）重复性误差：0.02%重复性误差：0.02%方向检测：双方向,自动检测方向检测：无供电电压：20 ~ 28 VDC供电电压：20 ~ 28 VDC功率消耗：11w功率消耗：11w防护等级：IP67防护等级：IP67温度范围：0℃--50℃-30℃-- 70℃（安装防护箱）温度范围：0℃--50℃-30℃-- 70℃（安装防护箱）抗电磁干扰等级：标准四级抗电磁干扰等级：标准四级尺寸大小(mm)：201×146×76.5尺寸大小(mm)：201×146×76.5清零模式：高电平，低电平，上升沿，下降沿清零模式：高电平，低电平，上升沿，下降沿信号输出：AB脉冲,RS422信号输出：AB脉冲，RS422工业协议：Modbus工业协议：ModbusProduct comparison产品对比工业应用领域冶金行业：• MS-D-SC/H/L系列 该系统适用于各种 金属产品的制造如棒材、管材、线材、 板材、带钢，热轧、冷轧等，实时在线 精准的测量速度和长度，并可以测量 1000℃高温的钢坯。 • MS-D-SL1500,连铸生产线专用， 可以 测量1000℃高温钢坯，适应更低速测量 并针对氧化铁皮表面采用光强自动增益 功能，测量精度可以达到±0.1%（连铸 产线这个精度非常高了）。线缆及其他行业：MS-D/S-W300 测量各种外径和形状的 线缆，包括绞线，轧纹线等，测量精度 可达到0.03%以内，最小可以测量 0.25mm直径的光纤还有纺织、薄膜、造纸、电缆、线材、木 材、建筑材料等产品的长度测量●脉冲触发相机视觉缺陷识别 MicroCenti激光多普勒测速仪在线测量物体速度和长度的同时，测速仪发出的可编辑脉冲用于触发相机进行图片采集，无论速度怎样变化，都会保证采集到等比例的被测物体表面清晰图像，从而达到缺陷识别。 ●激光打码机等速度和位置信息提供 MicroCenti激光多普勒测速仪能准确的给出精确速度和位置信息，可编辑脉冲驱动激光打码机加工出来的文字图案、logo标记、二维码等精度高，加工效果均匀一致。 ●瞬时速度测量：超快采样频率，50000次/秒 MS-S- InstantaneousSpeed该型号测速仪适合瞬间速度测量，采样频率每秒50000次，采样时间高达0.02ms一次，最高可测量300m/s的瞬时速度，可输出多个脉冲，可在极短的时间内测量出只有几厘米长度的高速运动物体的瞬时速度。 如，气缸测量，活塞，霍普金森杆等瞬时速度测量 ●延展率速度差测量轨道交通领域的应用● 列车的速度测量与列车定位 MicroCenti测量的速度范围和测量距离成正比，这是多普勒原理决定的，下面用50cm测量距离举例 MS-D-RT500-NS可实现0-160km/h范围测速，最低速度测量能达到0；适用于地铁，城轨等中低速轨道列车测速及定位。 MS-D-RT500-HS可实现0-400公里范围测速，最低速度测量能达到0；适用于高铁列车等高速测速及定位。 MS-D-RT500-SS可实现0-1100公里范围测速，最低速度测量能达到0；适用于特高速磁悬浮列车测速及定位。 ● 列车检修和状态监测 MicroCenti多普勒测速仪结合机器视觉技术实现列车不停运情况下对列车动态检测。 通过测速仪发出的脉冲触发高速线阵相机阵列拍摄被检测区域，拍摄的图片一致性很好，车速变化很大时，图像也不会变形。 MicroCenti多普勒测速仪配有强大的软件分析系统，精确设置参数，使MicroCenti测速仪稳定，精准的测量。工作原理● MicroCenti是一种采用相位调制器实现移频并配合快速傅里叶变换实现频率探测，进而实现速度测量的双光束激光多普勒测速系统，是应用差分激光多普勒原理。 ● DFB激光器发出的光平均分成两束后射出，并在被测物体表面再次汇聚，探测器接收反射光，当被测物体横向速度为零时，反射光与探测光频率相同；当横向速度不为零时，反射光相对探测光会发生频移fp=(2sinφ/λ)?v。 ● 测速仪通过快速傅里叶变换解算频移大小，得出被测物体的横向速度。 前景概述 ● 在相关工业自动化生产中，精准的长度测量和精确的速度测控，对于优化生产过程十分必要。由于其“非接触式”测量的特性，没有磨损，不但可以将生产线的维护成本降到最低，更可以显著提升流水线的可靠性，提高生产效率及产品质量，保证您的产品规格精确。极大降低生产成本，就能提高企业的竞争优势。 ● 在当下的智能制造的潮流中，MicroCenti的诞生打破了国外垄断，大幅降低了该类产品的销售价格。放眼未来，它必将更广泛地应用到工业生产中，助力中国工业自动化升级！型号分类 MS-S单向系列 300500700100012001500 测量距离(mm)300500700100012001500 速度测量范围0.3~1200m/min0.3~3000m/min0.5~8000m/min0.6~12000m/min0.6~20000m/min0.6~20000m/min 测量景深(mm)60mm110mm120mm120mm130mm160mm MS-D双向系列 300500700100012001500 测量距离(mm)300500700100012001500 速度测量范围0~±1200m/min0~±3000m/min0~±8000m/min0~±12000m/min0~±20000m/min0~±20000m/min 测量景深(mm)60mm100mm120mm120mm130mm160mm测量模式AB脉冲示意图：脉冲输出5V,12V,24V可选

FP50 shift LDV系统是世界上第一个将激光器直接装在探头内的LDV系统。它采用半导体激光器作为光源。因为现在的半导体激光器具有非常稳定的光斑质量和波长稳定性，并且尺寸小，所以该系统可长时间地稳定工作，根据测量维度不同可以分为1D LDV,2D LDV,3D LDV,分别可以得到该点的一维，二维，三维速度，且可以分辨速度方向。LDA激光测速是一种基于LDV原理的不干扰流场的高精度流速测量工具。流体的光可探测性和示踪粒子是流体测量的主要条件。 两束激光交汇产生了一个重叠区域，这个区域就是测量体。两束光在测量体会产生干涉条纹，干涉条纹间距取决于激光的波长和两束激光束的夹角。如图1所示流场中的微观粒子反射的激光在通过测量区域时产生的频率与流体流动速度相关。光电探测器将粒子的反射光转换成电压信号，再通过LDV控制器过滤、放大。最后通过傅立叶变换得到包含在这种信号内的多普勒频率。图3展示了LDV系统发射和接收光信号和由运动粒子通过测量区域时产生的典型信号的原理图。这种瞬时的多普勒频率是通过一种特殊的短光谱分析方法计算出来的。粒子速度v是通过多普勒频率差和干涉条纹间距确定的。检测流体的运动方向需要用到一种叫做频率变化光学测量。频率不变化光学测量中，呈现在测量区域的干涉光波是稳定的，不能区分粒子进入测量区域的方向，只能提供流体流动速度的大小但不能确定方向。相比之下，频率变化光学测量系统能够确定流体速度方向，这是通过一种类似于布拉格盒的光电装置改变两束激光中任意一束的频率来实现的。频率发生变化的光束和没有变化的光束交叉会在测量区域内形成运动干涉图样。操作布拉格盒到40Mhz将会引起干涉图样相对静态观察以40Mhz频率运动。粒子运动方向和干涉波相反会造成信号频率大于40Mhz，粒子运动方向和干涉波相同时会造成信号频率小于40Mhz。这种区分频率的方法可以检测流动方向。为了加强FFT的分辨率，通过一个可编程的合成器来降低多普勒信号的频率。这样就导致了低取样频率和FFT的高分辨率。 该LDV系统是德国ILA公司和德国PTB合作研制，具有以下特点：● 高稳定性（可用于实验室工作外，还唯一通过了工业现场莱茵认证，可以在环境恶劣的工业现场长期工作）● 高精度（基本全世界的计量院都是采用ILA公司的LDV系统作为速度校准器，目前世界上测速精度最高0.03%的LDV系统在德国PTB布伦瑞克作为欧盟的速度校准器）● 使用可靠，工作稳定● 无需繁琐的光路调节应用于：● 气体或者液体流场测量● 模型内部流场测量 ● 速度校准● 教学科研技术参数：● 测速范围：0-超音速（主要取决于信号处理器带宽）● 激光器能量：75mw到2W● 焦距：160mm/250mm400mm等固定焦距，最长可以到3.5m(同时确保激光测量体尺寸在um量级）系统组成：● 探头及其激光器● 接收光纤● 探头底座● 光电倍增管● 信号处理器● 处理软件● 高精度三维坐标架（可选）● 计算机

Profile Sense LDV（简称PS LDV系统），是LDV的升级版，高空间分辨率激光多普勒速度场仪，与LDV原理基本相同，但是它可以同时测量激光测量体内的示踪粒子位置和速度信息。其空间分辨率可以到1um。 两对（4束）激光形成完全重合的激光测量体，肉眼只能看到一对光，因为其光路完全重合。其中一对光为发散光，另一对为收敛光，粒子在通过激光测量体时不同的位置，两束激光形成的多普勒相位差是不同.根据粒子的多普勒信号大小得到速度，相位差得到位置，测量时同时直接得到测量体粒子的速度和位置结果。基于此，LDV系统还可以同时测量速度和温度。上图使用PS LDV和普通LDV分别测量喷嘴出口流场，红色是普通LDV测得速度曲线，在测量过程中需要移动测量体，以得到不同位置的速度。蓝色是PS LDV测得的速度分布，其中每一个蓝点代表一个粒子通过，测量过程中不需要移动测量体即可得到测量体内的速度分布。PS LDV具有以下特点：高空间分辨率，分辨率为测量体长度的1%测速范围：0-超音速（与配置有关）测量结果为一条线的速度分布，不确定度0.1%