激光测速仪校准技术研究

激 光测 速 仪发 射 轴发 出的激 光 脉 冲经 光 电 转换 器 转 换 为 电 脉 冲 ， 电脉 冲经 同步 控 制 电路 触 发 移 动 目 该 标 模 拟 器产 生 一 个 标 准 运 动 目标 ， 运 动 目标 信 号 经 该
延 时 脉 冲发 生 器 延 时 后 ， 发 回波 模 拟 器 发 出激 光 回 触 波 ， 以模 拟激 光遇 到真 实运 动 目标 的激光 回波 。 用
ｍ ｅ ｈｏ ａ ｄ ｎ ｔ ｕ ｅ ｔ ｔ ｄ ｎ ｉ ｓ ｒ ｍ ｎ ｗ ｉ ｈ ｉ ｕｌ ｎｔ ａ ｇ ｔ ｓ ｔ ｓ ｍ ａ ｔ ｒ ｅ ｉ ｐｕ ｆ ｗ ａ ｄ ｎ ｈｉ ｐ ｐ ｒ Ｃｏｍ ｐ ｒ ｓ ｎ ａ ｌ ｓ ｓ ｎｄ ｔ ｏｒ ｒ ｉ ｔ ｓ ａ ｅ ． ａ ｉ ｏ ｎａ ｙ ｉ ａ
准 装 置 的关键 ， 代 表 了模 拟 目标 的 光学 特 性 和几 何 它
装 置 ， 国Ｌ ｓｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ公 司也 研制 了激 光测 速仪 美 ａｅ ｃ ｎ ｌｇ Ｔ
的电路 校准仪 器 。
针 对 这 一 校 准 需 求 ， 文 提 出 了一 种 采 用 模 拟 目 本 标 进 行激 光 测 速 仪 校 准 的新 方 法 ， 方 法 采 用 时 间 模 该 拟 法产 生 一 个 标 准 移 动 目标 ， 过 激 光 测 速 仪 对 该 标 通
步测 量 ， 同步误 差较 大时 将引 入很 大的测 量误 差 。 而
３ 用某 一距 离 上 的平 均 速 度 来 代 替 瞬 时 速 度 ， ） 存 在 较大 的测量 误差 。
收稿 日期 ： ０ ７ ０ — ９ ２０ —７１
４ 在 实 际驾驶 环 境下 提供 匀 速 的车 辆 目标 相 当 困 ）
３ 模 拟 目标 法 进 行 激 光 测 速 仪 校 准 的 特 点 及
校 准 装 置 的实 现
模拟 目标 法 进 行激 光 测 速仪 校 准具 有 明显 的光学
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特点 首 先 ， 电 转 换 器 和 模 拟 回 波 器 构成 闭合 回路 ， 光 整 个 目标 模 拟 过 程 由激 光 测 速 仪 光 束 进行 同步 控 制 ， 实 现 实 时校 准 ； 次 ， 用 回波模 拟 器是 激光 测速 仪 校 其 采
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新技 术新 仪器
２０ ０ ７年第 ２ ７卷第 ４期
激 光 测 速 仪 校 准 技 术 研 究
崔 岩梅 ， 涛 ， 杰 ， 李 冷 师会 生 ， 刘春 梅 ， 静 赵
（ 国一航北 京长城 计 量测试 技术 研 究所 ， 京 １０ ９ ） 中 北 ０ ０ ５
期 和各 测距 值 ， 可 得 到 目标 的 移 动 速 度 。根 据 该 原 即
理， 本文 提 出了如 图 １ 示 的校准装 置 。 所
是 在 某 一探 测 距 离上 工 作 的 ， 因此 校 准 装 置 必 须 有相 应 的距 离设 置 ， 以满 足不 同被校 准设 备 的需 求 ； 光测 激 速仪 的脉 冲频 率 不尽 相 同 ， 因此 ， 准装 置 必须 能够 根 校 据 不 同 的脉 冲频 率 调整参 数 ， 以满 足校 准需求 。项 目组
图 ｌ 激 光 测 速 校 准 装 置 原 理 框 图
设 计 了高 速 信 号 发 生 电 路 和 任 意 速度 值 设 置 软 件 ， 完
成 了移动 目标模 拟 器 的设 计 ， 编制 了校 准 软件 ， 合 并 结 延 时脉 冲发 生器 的使 用 ， 即可构 成整 套校 准装置 。 根 据 以上 分 析 ， 以看 出本 校 准 装 置 有 两 项 明 显 可 的优 点 ：
Ｃａ ｉ ｒ ｔｏｎ Ｒｅ ｅ ｃ ｓ ｒ Ｓ ｅ ｏｍ ｅ ｅ ｌｂ ａ ｉ ｓ ａｒ ｈ ｏｆ Ｌａ ｅ ｐｅ ｄ ｔｒ ＣＵ Ｉ Ｙａ ｍ ｅ ，ＬＩＴａ ｎ— ｉ ｏ，ＬＥＮ Ｇ ｉ Ｓ ＩＨ ｕ － ｈ ｎｇ，ＬＩ Ｃｈｕｎ ｍ ｅ ， ＺＨ Ａ Ｏ ｉ Ｊｅ， Ｈ ｉｓ ｅ Ｕ － ｉ Ｊｎｇ
摘 要 ： 述 了激 光 测 速 仪 的 现 有 校 准 方 法 ， 出 了采 用 模 拟 目标 进 行 激 光 测 速 仪 校 准 的 新 方 法 ， 综 提 并 根 据 该 原 理 研 建 了校 准 装 置 。 经 各 种 校 准 方 法 的 比 较 分 析 和 校 准 试 验 验 证 ， 明 装 置 校 准 范 围 宽 、 复 性 说 重 好 、 用 性好 ， 以满足 激光测 速仪 的校准 需 求。 通 可 关 键 词 ： 光 测 速 仪 ； 准 ； 拟 目标 ； 复 性 激 校 模 重 中 图分类 号 ： ＴＢ９ ４； ３ ＴＨ８ ４ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ２ ６ ６ （ ０ ７ ０ — ０ ６０ １ ０ —０ １ ２ ０ ） ４０ ２ — ３
１ 需 要 实 际 车 辆 行驶 ， 准装 置 的校 准 范 围受 限 ） 校 于车辆 行驶 的速 度范 围 。 ２ 在 测 试 现场 ， 要进 行 校 准 装 置 和 测 速 仪 的 同 ） 需
ｌ 激 光测 速 仪 的校 准 现 状
根据调 研和相 关 文献 ， ］ 目前 国 内外测 速 仪 的校 准
速 下 ， 校准 车 的速 度值 作 为标 准 速度 ， 测速 仪 速 度 将 与 值 进行 比较 ， 到测 速仪 的测速 误差 。 得 德 国联邦 物 理 技术 研究 院 （ ＴＢ） Ｐ 的机 动 车测 速 仪
检定标 准 装 置采 用 光遮 挡原 理 ， １ｒ 在 ｎ的距 离两 端 ， 各
测 速精 度 不 高 、 证 能 力低 、 易 产 生干 扰 、 量 功 能 取 容 测 单一， 而激 光 测 速 仪 具 有 测 速 有 效 距 离 远 （ 测 １ｋ 可 ｍ 外 ） 测 速 精度 高 （ 速 误差 ＜ ±１ｋ ｈ 、 量 时 间短 、 测 ｍ／ ） 测 （ 般 只需 ０ ３Ｓ就 能测 定 车辆 加 速 瞬 间 的速 度 ） 特 一 ． 等
号 的大 小 ， 以 使 用 电路 对 梯 度进 行 精 细 调 整 和 范 围 所 调 整 ， 以产 生大 范 围 的任 意速 度 标准 值 ； 可 激光 测 速仪
２ 模 拟 目标 法激 光 测 速 仪 校 准 的 原 理 和 装 置
基 于激 光 测 距 原 理 ， 当激 光 测 速 仪 瞄 准 某 一 目标 后 ， 续发 出一 系列 激光 脉 冲 ， 连 计算 激 光 脉 冲 的发 射周
新 技术新 仪器
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亟 待提 出 ； 因为 激 光 测 速 仪 是 机 动 车 测 速 仪 的 典 型 又 代表 ， 明 显 的应 用 趋 势 ， 有 因此 ， 外 很 多机 构 正 在研 国
制激光 测速 仪 的新型 校准 装置 ， 英 国 的 Ｇ ｌｅ ｖ ｒ 如 ｏｄ ｎＲｉｅ Ｔｒｆ ｃ 司 在 ２ ０ ａｆ 公 ｉ ０ ３年 制造 出的 基 于 ＧＰ Ｓ测 速 的 检定
特性 ： 波段 、 射 率 、 反 反射 尺 寸 和反 射 角度 ， 些模 拟 目 这
标 的 特性 根 据 实际 情况 可 以 调整 。项 目组 自行研 制 了
准 目标 的测量 ， 到激光 测速 仪 的测速 误差 。本 文 给 出 得
了装 置 框 图和 试 验 数 据 ， 明 该 装 置 具 有 大 的 校 准 范 说
（ ａ ｇ ｈ ｎ ｎ ｔ ｕｅ ｏ ｔｏｏ ｙ＆ Ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ Ｂ ｉｎ ０ ０ ５ Ｃ ｉａ Ｃｈ ｎ ｃ ｅ ｇ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＭｅｒ ｌ ｇ ｔ ａ ｕ ｅ ｎ ， ｅｊ ｇ １ ０ ９ ， ｈ ｎ ） ｉ
Ａ ｂｓｔ ａｃ ｒ ｔ： Ｅ ｘｉ ｉ ａｌｂｒ ｉ ｓｔｎｇ ｃ ｉ ａｔｏｎ ｅ ｈｏｄｓ ｏｆ ｌ ｅｒ ｓｐｅｅｄｏｍ ｅ ｅｒ ａｒ ｍ ｔ ａｓ ｔ ｅ ｓｕｍ ｍ ｅ ｕｐ ｄ ａｎｄ ｏｎｅ ｎｅｗ ａｌｂｒ ｉ ｃ ｉ ａｔｏｎ
表 ， 不 受其 他 车辆 影 响 的平 坦车 道上 ， 行 长距 离 的 在 进
激 光 测 速仪 是采 用激 光 测距 的原理 。激 光 测距 是 通 过对 被 测 物 体发 射 激 光 光 束 ， 接 收 该激 光 光 束 的 并 反射 波 ， 录 该 时间差 ， 确 定被 测 物体 与测 试 点 的距 记 来
Ｏ 前 言
激 光 测 速 仪 是 继 电感 线 圈测 速 仪 、 普 勒 雷 达 测 多
速仪 之 后 的机 动 车 车 速 检 测 仪 器 ， 主要 应 用 于交 通 部 门 的超速 监 测 。现在 交 通部 门普 遍 采用 的雷 达 测速 仪
多 采 用 比较 法进 行 。如 公安 部 交通 安 全产 品质 量 监 督 检 测 中心 ， 用 可 以实 时显 示 速度 的校 准 车 ， 实 际 车 使 在
离 。激光 测 速是 对被 测 物体 进行 两 次有 特 定 时间 间 隔
匀 速驾 驶 和测量 ， 到平均 速度值 。 得
以上 校准方 法有 共 同缺点 ：
的 激光 测 距 ， 得 在该 时 间 间隔 内被 测 物 体 的移 动 距 取
离 ， 而得 到该被 测物 体 的移 动速 度 。 从
ｅｘｐｅｒ ｍ ｅｎｔ ｓｈｏｗ ｔ ｉ ｓ ｈａｔ ｈｅ ａｌｂｒａ ｉ ｔ ｃ ｉ ｔ ｏｎ ｉ ｔ ｎｓ ｒｕｍ ｅｎｔ ａｎ ｃ ｍ ｅｅ ｔ ｎｅｅｄ ｔ ｈｅ ｏｆ ａｓｅｒ ｐｅｅｄｏｍ ｅ ｅｒ ａｌｂｒ ｉ ｌ ｓ ｔ ｃ ｉ ａｔｏｎ ｂｅｃ ａｕｓ ｉｓ ｗ ｉ ｅ ｏｆ ｔ ｄｅ ｃａｌｂｒ ｉ ｉ ａｔｏｎ ａｎｇｅ， ｈｉ ｒ ｇｈ ｅｐｅａｔ ｒ ａｂｉ ｉｙ ｌｔ ａｎｄ ｕｎｉ ｖｅｒ ｓａｌｐｅ ｏｒ ａｎｃｅ． ｒｆ ｍ Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒ ｄｓ： ｌ ａｓｅ ｐｅ ｒ ｓ ｅｄｏｍ ｅｔ ｅｒ； ｃ ｉ ａｔｏｎ ； ｉ ｕｌ ａｌｂｒ ｉ ｓｍ ａｎｔ ａｒ ｔ； ｅ ｔ ｇｅ ｒ ｐｅａ ａｂｉｉｙ ｔ ｌｔ
难， 因此 这方 面对测 试条 件 的要求 较高 。
作 者 简 介 ： 岩 梅 （９ ２ ）女 ， 士 ， 级 工 程 师 ， 事 几 何 量 崔 １ ７一 ， 博 高 从 计量测试研究工作 。
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计 测 技 术 因 此 ， 校 准范 围、 大 不受 环 境条 件 限 制 的校 准 方 法 附加 有微 小变 动量 。
围、 良好 的 重 复 性 和 通 用 性 。
高 灵敏 度 、 速光 电转换 器 ， 高 设计 制 作 了回波 模拟 器 和
同 步控 制 电路 ， 成 了校 准 装置 的光学 系统 ， 调 试成 完 并
功 。该装 置设 计有 两 路 回波 模拟 器 ， 以对 双光束 激光 可 测 速 仪进行 校 准 。 模 拟 目标 法 进 行激 光 测速 仪 校 准还具 有 明显 的 电 学特点 ： 采用 时间 与光 速 的乘 积表 示 距 离 ， 离 只有 线 距 性 变 化 时 ， 能 产生 一 个匀 速 移动 的 目标 ， 才 因此 必须 产 生 可 任 意 调整 梯 度 的 时 间信 号 ， 而梯 度 代 表 了速 度信
点， 因此具 有非 常广泛 的应用 前景 ， 响极为深 远 。 影
设 置 一光 束 ， 当机 动车通 过 时 ， 对先 后 触发 两束 光 的时 间段进 行计 时 ， 到机 动车 行驶 的平 均速度 。 得 美 国国家标 准与 技术 研究 院 （ ｓ 采用具 备巡 航 ＮＩＴ） 定 速 功 能 的试 验 车 和 分 辨 力 优 于 ０ １ ｓ的 高 精 度 秒 ．