无线传输远距离测量位移的方法

摘要

本发明公开了一种无线传输远距离测量位移的方法。该方法采用激光束发射单元，光电探测器，射频或光发射器和射频或光接收器及信号数据处理单元，实现测量位移过程是，光电探测器安装在被测点，激光束指向光电探测器；光电探测器输出的模拟信号直接调制到射频或光载波上，或经模/转换后调制到射频或光载波上；射频或光接收器接收射频或光载波信号，经解调得到被传输的光电探测器输出的模拟或数字信号；测量时采集被测物的变形过程中的光电探测器输出的模拟或数字信号，处理单元对收到的光电探测器的像素的灰度信号采用相关算法处理及通过高斯曲线拟合确定互相关系数的峰值位置，得到激光光斑在光电探测器上的位移。本发明具有测量精度高的特点。

主权项

1.一种无线传输远距离测量位移的方法，该方法采用由半导体激光器和扩束准直器构成的激光束发射单元，经准直后的激光束输入CCD阵列光电探测器照射被测物，再经射频或光发射器和射频或光接收器及信号数据处理单元，得到激光光斑在CCD阵列光电探测器上的位移，从而实现远距离测量位移，其特征在于包括以下过程：1)置于测量参考点的半导体激光器发出的激光束经扩束准直后发射，CCD阵列光电探测器安装在被测点，激光束指向CCD阵列光电探测器；2)CCD阵列光电探测器输出的模拟信号被直接调制到射频或光载波上，或经模/转换后调制到射频或光载波上；3)射频或光接收器在测量参考点接收射频或光载波信号，经解调得到被传输的CCD阵列光电探测器输出的模拟或数字信号；4)在测量开始时，首先记录一幅CCD阵列光电探测器的模拟或数字信号作为光斑基准或参考位置，然后开始采集被测物的变形过程中CCD阵列光电探测器输出的模拟或数字信号，被测物的变形过程中产生的位移和挠度均为相对该参考位置而言；5)接收端的信号数据处理单元对所收到的CCD阵列光电探测器的像素的灰度信号采用下面描述的互相关算法进行处理，对于M像素线阵CCD，若设参考光斑第m像素的灰度为f0(m)，其它时刻的相应像素的灰度为fd(m)，由下式计算f0(m)与fd(m)的互相关系数$c_d\left(m\right)=\frac{\underset{i}{\Sigma }{f}_0\left(i\right)f_d(i+m)}{{\left(\underset{i}{\Sigma }{f}_0^2\left(i\right)\underset{i}{\Sigma }{f}_0^2\left(i\right)\right)}^{1/2}},$ 由互相关系数的分布，通过高斯曲线拟合确定互相关系数的峰值位置，以此得到激光光斑在CCD阵列光电探测器上的位移；对于MxN面阵CCD，设参考光斑图像第m行第n列像素的灰度为f0(m，n)，其它时刻的相应像素的灰度为fd(m，n)，由下式计算f0(m，n)与fd(m，n)的互相关系数$c_d(m,n)=\frac{\underset{i}{\Sigma }\underset{j}{\Sigma }{f}_0(i,j)f_d(i+m,j+n)}{{\left(\underset{i}{\Sigma }\underset{j}{\Sigma }{f}_0^2(i,j)g\underset{i}{\Sigma }\underset{j}{\Sigma }{f}_d^2(i,j)\right)}^{1/2}},$ 由互相关系数cd(m，n)的分布，通过高斯曲线拟合确定互相关系数的峰值位置，以此得到激光光斑在CCD阵列光电探测器上的位移。