高速运动物体的速度测试系统设计
visar测速原理
VISAR（Velocity Interferometer System for Any Reflector）是一种用于测量高速运动物体速度的干涉测量技术。
它主要基于激光多普勒效应和干涉原理，可以在不接触的情况下测量目标的速度。
VISAR的工作原理如下：
1. 激光光源：
- VISAR系统使用一个稳定的激光源产生一束相干光。
2. 分束器：
- 激光经过分束器后分为两束：参考光束和测试光束。
3. 反射靶：
- 测试光束照射到被测物体上，如果物体在运动，由于多普勒效应，反射回来的光会发生频移。
4. 干涉仪：
- 反射回来的测试光束与未发生改变的参考光束一起进入干涉仪。
5. 相位差测量：
- 在干涉仪中，这两束光波相互干涉，形成干涉图案。
通过检测干涉图案的变化，可以计算出测试光束与参考光束之间的相位差。
6. 速度计算：
- 由于相位差与物体的速度直接相关，因此可以根据相位差计算出物体的速度。
通常情况下，这个速度可以达到几千米每秒或更高。
7. 数据记录与分析：
- 计算机收集并处理这些速度数据，然后将结果以图形或数值的形式呈现出来。
VISAR技术广泛应用于物理学、材料科学、地球科学等领域，例如用于研究冲击波的传播、测量爆炸物的爆炸速度、研究超高速碰撞等现象。
由于其非接触式测量的优点，使得它可以测量高温高压环境下的高速运动物体，而不会对实验造成干扰。
毕业设计(论文)--物体运动轨迹实时监测系统设计
编号：毕业设计说明书题目：物体运动轨迹实时监测系统设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：指导教师：职称：副教授理论研究实验研究工程设计软件开发2016年5月20日随着科学技术的不断发展，物体运动轨迹实时监测系统在导航系统、人机交互、游戏控制等领域具有广阔应用。
传统的方法，如激光追踪系统，或者是运用高精度的加速度传感器、激光陀螺仪等，这些设备过于复杂，成本高。
本文基于MPU6050六轴加速度计陀螺仪传感器的运动轨迹检测系统具有成本低、易携带、体积小的特点。
本论文以单片机STM32F103C8T6为核心控制器，通过MPU6050得到的加速度，加速度二次积分得到位移，从MPU6050 DMP直接读取四元数和欧拉角来校准在重力加速度在二维空间中对x，y轴的影响，通过IIC总线将数据由MPU6050传送给单片机STM32F103C8T6将数据进行处理，并通过蓝牙串口将数据传输给安卓手机，通过安卓手机APP建立二维坐标系，并将得到的数据在二维坐标系中打点来显示轨迹。
本论文中运用单片机C语言来编写程序，从MPU6050得到的加速度通过均值校准法来减少外界对加速度计的干扰，经过积分后得到的位移值通过分解成一个数组来发送具体字节数，来保障发送给手机的数据准确性。
当手机APP接收到单片机发来的数据，通过分隔符将两个数据解析成一个列表，通过提取列表中的每一项，来将每个物体运动轨迹数据显示在APP上，并在APP上打点显示，若打的点超出APP坐标轴的范围，手机将自动震动报警。
本次设计的物体运动轨迹监测系统，能够检测出物体的运动轨迹，经过测试在短时间内误差在1cm左右，且当物体运动轨迹超出APP坐标系的量程，手机将震动报警，且物体运动轨迹数据在0.5s更新一次，大致实现了毕业设计的要求。
关键词：运动轨迹实时监测；加速度计；陀螺仪；安卓手机APP；With the development of science and technology .The monitoring system of real-time trajectory in navigation system, human-computer interaction, game control have a wide range of applications.Traditional methods，for example, laser tracking system,using high precision acceleration sensor, laser gyroscope and so on.These equipment is too complex and high cost. In this paper , the monitoring system of real-time trajectory based on MPU6050 which is six axis accelerometer gyroscope sensor’s advantages is low cost, easy to carry,small volume and so on.STM32F103C8T6 MCU as the core controller in this paper, the displacement is obtained by quadratic integral MPU6050 get acceleration, from MPU6050 DMP directly read quaternion and euler Angle to calibration in the acceleration of gravity in the two-dimensional space of x, y axis, the effect of the data through the IIC bus STM32F103C8T6 controlled by MPU6050 sent the data processing, and through bluetooth serial transmission to the android mobile phone, through the android APP to establish two-dimensional coordinate system, and will get data dot in a two-dimensional coordinate system to display the trajectory.This paper uses microcontroller C language to write programs, from MPU6050 acceleration by average calibration method to reduce the outside disturbance to the accelerometer, after the displacement value resulting from the integral by decomposition into an array to send a specific number of bytes, to ensure data accuracy sent to mobile phones. When the phone APP to receive data from the microcontroller, through the separator will be two data parsed into a list, by extracting each item on the list, to each object trajectory data display on the APP, and dot on the APP shows that if a dozen points beyond the scope of APP axis, the phone will automatically vibration alarm.the design of he monitoring system of real-time trajectory in navigation system can detect the movement of the object, after testing in a short period of time error in 1 cm, and when the object movement beyond the range of APP coordinate system, cell phone will vibrate alarm, and object trajectory data updated once in 0.5 s.Key words:The monitoring system of real-timetrajectory;accelerometer;gyroscope;android APP;目录1 引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3惯性导航的发展趋势 (2)1.4论文的章节安排 (2)2 设计任务及要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.1.1课题内容 (3)2.1.2主要任务 (3)2.2 设计要求 (4)3 系统设计理论依据及方案论证 (4)3.1系统设计理论依据 (4)3.2 方案论证 (5)3.3 软件算法方案选择 (6)3.3.1方案一 (6)3.3.2方案二 (7)3.3.3方案三 (8)3.4 安卓APP开发工具的选择 (8)3.4.1方案一 (8)3.4.2方案二 (8)4 硬件系统设计 (9)4.1 单片机最小系统控制部分 (9)4.1.1芯片的选择 (9)4.1.2单片机最小系统电路 (10)4.2 蓝牙模块电路 (10)4.3 稳压电源电路 (11)4.4 MPU6050模块电路 (12)4.5 运动轨迹监测系统工作过程 (13)4.5.1灵敏度的影响 (14)4.5.2稳定性分析 (14)5 系统软件设计 (14)5.1软件设计基本思想 (14)5.2 各个模块的设计 (15)5.2.1系统初始化程序 (15)5.2.2 MPU6050初始化与数据读取程序 (16)5.2.3均值校准程序 (17)5.2.4算法运算程序 (18)5.2.5数据处理程序 (19)5.2.6中断服务程序 (19)5.3 手机APP软件的设计与分析 (20)5.3.1UI的设计 (21)5.3.2逻辑的设计 (22)6 系统调试 (26)6.1 硬件系统调试 (26)6.1.1单片机STM32F103C8T6最小系统模块的硬件调试 (26)6.1.2蓝牙模块的硬件调试 (27)6.1.3MPU6050模块的硬件调试 (28)6.2软件调试 (29)6.3 调试结果分析 (34)7 系统测试 (34)7.1 系统测试的方案与过程 (34)7.1.1系统测试所需设备与工具 (34)7.1.2系统测试方案与过程 (34)8 结论 (36)谢辞 (38)参考文献 (39)附录 .............................................................................. 错误！未定义书签。
高速列车运行状态检测与监测系统设计与实现
高速列车运行状态检测与监测系统设计与实现随着高速列车的发展，保证列车的安全运行成为一个重要的问题。
为了实现对高速列车运行状态的准确监测和及时预警，设计和实现高速列车运行状态检测与监测系统变得尤为重要。
一、引言高速列车的运行速度越来越快，运行中面临更多的安全风险。
因此，对高速列车的运行状态进行监测与检测，及时发现潜在的问题，并采取相应的措施，对确保列车的安全运行至关重要。
本文将介绍高速列车运行状态检测与监测系统的设计与实现，主要包括系统的整体架构设计、关键技术以及实现方案的分析和验证。
二、系统的整体架构设计高速列车运行状态检测与监测系统的整体架构设计包括传感器采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统和监测与预警子系统。
1. 传感器采集子系统传感器采集子系统旨在对高速列车运行过程中的各种参数进行实时采集。
包括但不限于列车速度、振动、温度、油门位置等数据。
为了提高采集精度和减少干扰，我们可以采用多种传感器，并对其信号进行滤波和校准。
2. 数据传输子系统数据传输子系统负责将传感器采集到的数据传输至数据处理子系统。
可以通过无线通信方式，如Wi-Fi、蓝牙或者4G网络进行数据传输。
要保证数据传输的稳定性和实时性，可以采用数据压缩和加密技术。
3. 数据处理子系统数据处理子系统对传输过来的数据进行处理与分析，以便生成运行状态的监测报告。
可以采用机器学习和人工智能等技术，对大量的数据进行挖掘和分析。
通过分析各类传感器的数据，可以实时监测列车的运行状态，例如速度异常、温度过高等。
4. 监测与预警子系统监测与预警子系统根据实时监测得到的运行状态信息，通过预设的警戒值进行比对，对异常状态进行及时预警。
预警系统可以通过声音、图像或者短信等方式向列车驾驶员和调度员发送警报，并及时采取相应的措施，确保列车的安全运行。
三、关键技术与实现方案1. 传感器选择与布置：针对高速列车运行状态的监测与检测，需要选择适合的传感器，并合理布置在列车上。
基于单片机的车轮测速系统的设计方案
基于单片机的车轮测速系统的设计方案一、引言随着汽车行业的快速发展，车辆控制系统的智能化和精准化要求也越来越高。
车轮测速系统作为车辆动态控制系统中的关键部分，对于实现车辆的精准控速、防抱死制动（ABS）等功能起着至关重要的作用。
本文将介绍基于单片机的车轮测速系统的设计方案，包括系统原理、硬件设计、软件算法以及实施步骤。
二、系统原理车轮测速系统的原理是通过检测车轮的转速来获取车辆的运动状态，从而实现对车辆的精准控制。
系统利用传感器检测车轮的转动情况，并通过单片机进行信号处理和计算，最终得到车轮的速度信息。
车轮测速系统主要包括传感器模块、信号采集模块、单片机处理模块和输出显示模块等部分组成。
三、系统设计方案1. 传感器模块传感器模块选择旋转编码器或霍尔传感器等，用于检测车轮的转动情况，并将转动信号输出给信号采集模块。
2. 信号采集模块信号采集模块负责接收传感器模块输出的信号，并将模拟信号转换为数字信号，然后传输给单片机处理模块。
3. 单片机处理模块单片机处理模块接收并处理采集到的车轮转速信号，通过计算得到车轮的速度信息，并根据需要进行其他逻辑控制。
4. 输出显示模块输出显示模块可以选择数码管、液晶屏等，用于显示车轮的速度信息，供驾驶员参考或者提供给其他车辆控制系统使用。
四、系统实施步骤1. 传感器安装：将传感器安装在车辆的车轮上，保证传感器与车轮之间的稳固连接。
2. 信号采集电路设计：设计车轮转速信号的采集电路，包括信号放大、滤波和数字化处理等。
3. 单片机程序设计：编写单片机的程序，包括信号处理算法、速度计算和输出控制等部分。
4. 硬件连接：按照设计需求，连接传感器模块、信号采集模块、单片机处理模块和输出显示模块。
5. 系统调试：将系统连接至车辆，进行系统调试和测试，验证系统功能和稳定性。
6. 性能优化：根据测试结果对控制算法和硬件电路进行优化，提高系统的响应速度和稳定性。
五、总结基于单片机的车轮测速系统设计方案，通过传感器模块检测车轮转速，信号采集模块进行信号处理，单片机处理模块计算车轮速度，最终输出至显示模块。
智慧交通测速系统设计方案
智慧交通测速系统设计方案智慧交通测速系统是一种通过使用先进的技术手段对车辆进行测速并自动记录违规行为的交通管理系统。
本文将基于1200字的篇幅，为您介绍一种智慧交通测速系统的设计方案。
1.系统结构智慧交通测速系统由三个主要部分组成：传感器、中央控制单元和数据处理与存储系统。
传感器负责检测来往车辆的速度，中央控制单元用于控制传感器的操作和数据的处理，数据处理与存储系统负责存储和分析测速数据。
2.传感器选择与部署传感器是智慧交通测速系统的关键组成部分。
根据具体需求，可以选择多种传感技术，例如雷达、激光等。
为了确保准确性和稳定性，建议选择高精度的激光测速传感器，并将其部署在适当的位置，如交通要道、主干道和隧道入口等。
3.中央控制单元设计中央控制单元是整个系统的核心部分，负责传感器的控制和数据的处理。
建议采用嵌入式系统作为中央控制单元，以实现高效稳定的控制和数据处理。
中央控制单元的功能包括：- 控制传感器的工作，包括开关、校准和自动对焦等；- 监测测速数据，检测异常数据并进行即时处理；- 记录测速数据和违规行为，包括车辆的速度、时间和地点等；- 与数据处理与存储系统进行通信，将数据传输到数据处理与存储系统。
4.数据处理与存储系统设计数据处理与存储系统负责存储和分析测速数据，并生成相关报告。
建议采用云计算技术来搭建数据处理与存储系统，以实现数据的高效管理和分析。
数据处理与存储系统的功能包括：- 接收中央控制单元传输过来的数据，并存储在数据库中；- 对测速数据进行分析，统计车辆的平均速度、超速行驶次数等；- 根据设定的规则和标准，对违规行为进行自动识别和记录，并生成相应的报告；- 提供实时的数据查询和监控功能，供交通管理部门使用。
5.系统管理与维护为确保系统的正常运行，还需要设计相应的系统管理与维护功能。
包括：- 实时监测系统的状态，检测传感器和中央控制单元的运行情况；- 对系统进行定期维护，如清洁传感器、检修设备等；- 提供远程管理和监控功能，方便管理人员对系统进行远程访问和控制；- 后台数据分析和处理，对系统运行情况和违规行为进行整体评估。
车辆运行速度检测系统的研究与实现(毕业设计) 精品
车辆运行速度检测系统的研究与实现摘要基于视频图像处理的交通信息检测系统因其简单、方便、实时性好等各种独特优势越来越受到重视，近年来成为国内外研究的一个热点，在交通监控系统己被广泛使用，成为现代智能交通(ITS)系统的发展方向和趋势，现在多数大城市中闯红灯系统己经由地感线圈等作方式过渡到视频处理方式，并取得了良好效果。
流量、速度监控系统也逐渐用了视频处理方式，视频图像检测己成为TS的关键核心技术之一。
有着广阔的应用前景。
车辆速度检测是交通信息检测的一个重要组成部分。
本文对车辆速度检测所涉及的摄像机标定和基于图像匹配的测速算法进行了研究。
主要内容包括:(l)摄像机标定。
在传统的线性模型基础上，介绍了一种新的摄像机标定方法。
首先通过线性透视关系，用几何推导的方法对一维坐标进行标定，然后将其扩展至二维以提高标定精度，为了解决二维标定计算量大的问题，经过对二维标定的简化得到一个计算量小、稳定的标定算法。
(2)基于图像匹配的测速算法。
在图像匹配的基础上，将虚拟线圈和图像匹配算法结合起来，根据线圈位置选取合适的模板，在预先设定的范围内，按照最佳匹配准则进行滑动匹配，得出车辆像素位移，以模板波形谷值点为特征点，得到匹配前后车辆绝对像素位置。
本文设计出一种实用的车速检测方法，能够实现车辆瞬时速度的实时检测。
隧道实测数据的实验表明:能够比较准确地检测出车辆经过时的瞬时速度，在实际应用中的测量精度达到95%以上。
初步应用表明:本设计可以满足实际应用的要求，可应用于隧道中的速度检测、车速调查等方面。
关键词：智能交通系统；交通参数检测；车辆速度检测；摄像机标定；数字图像处理Research And Implementation On Vehicle SpeedDetection SystemABSTRACTTraffic information surveillance system based on video image processing is becoming more and more important because of its simple and convenient. And in recent years, a lot of researches focus on it and has been widely used in traffic surveillance and control system. It also becomes a Developing direction and trend in ITS (intelligent transportation system). Most of the Red light system has become the Video treatment from Coils to, and achieved good results. Flow, speed monitoring system also gradually uses the Video treatment; Video treatments have become one of the key technologies of TS, and have a broad application prospect. Vehicle speed detection is a very important part in the traffic information surveillance system.In this paper, camera calibration and image-based matching algorithms are studied. Main contents are included:(1) Camera calibration. It proposes a new method of camera calibration based on the traditional Pin-hole Model. Firstly, one-dimensional algorithm is geometric method, and then extends it to two-dimensional in order to calculated out with the enhance calibration. Finally the two-dimensional calibration algorithm is simplified for reducing the computational complexity.(2) Image-based matching algorithm. Firstly, the position of template is fixed according to the position of Virtual Loop. Then matches the template with optimal rule in near area of the next frame. Finally, the minimum in template's wave is selected as feature point to calculate out the vehicle's absolute position in pixel.A practical vehicle speed detection algorithm is designed in this paper, it can detect vehicle's instantaneous speed in real-time. The results of experiment in tunnel show that: it can detect vehicle's instantaneous speed accurately, in practice, the accuracy of measurement is more than 95%. Early applications indicate that: the algorithms can reach the requirements of practical applications, it can be used in tunnel in vehicle speed detection, speed survey etc.Keywords: intelligent transport system; traffic information surveillance; vehicle speed detection; camera calibration; digital image processing目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.1.1国内外典型的车辆测速系统 (1)1.1.2 常用的视频检测方法 (2)1.2常用车速检测方法 (3)第二章视频测速系统 (5)2.1视频测速方法概述 (5)2.2 机动车视频测速模型 (5)2.2.1 视频测速计时方案 (6)2.2.2 交通场景图像标定 (6)2.2.3 车速计算公式 (6)2.3 视频测速模型精度分析 (7)2.3.1视觉运动物体检测 (7)2.4 图像处理算法 (8)2.4.1高视觉分辨力的图像差分算子 (8)2.4.2 自适应图像差分阈值选取算法 (8)2.4.3 无影背景初始化算法 (8)2.4.4 选择性背景更新算法 (9)2.4.5 运动物体阴影消除算法 (9)2.4.6 视觉运动物体检测算法 (10)2.5多目标跟踪 (10)I2.5.2 模板更新 (10)2.6 机动车视频测速系统工作流程及其关键技术 (10)第三章摄像机标定 (12)3.1传统的标定方法 (12)3.2本文提出的标定方法 (14)3.2.1基于线性模型的一维标定算法 (14)3.2.2由一维扩展至二维的标定算法 (16)3.2.3二维标定算法的简化 (18)3.3标定算法实现及结果 (20)3.3.1标定参数设置 (20)3.3.2标定结果 (21)第四章其他视频测速方法 (27)4.1光流方程法 (27)4.2 相位相关法 (28)4.3视频测速原理 (28)4.3.1视频测速前提 (29)4.3.2 视频测速算法 (30)4.4视频测速应用 (32)4.4.1视频测速流程图 (32)4.4.2采用牌照边框上下边缘测速 (33)4.4.3 采用牌照字符上下边缘测速 (34)II4.5 性能分析 (36)第五章结论及展望 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)附录A：外文翻译-原文部分 (40)附录B：外文翻译-译文部分 (47)IIIXXXXX大学毕业设计第一章绪论1.1研究背景国外智能交通系统(ITS)的发展始于20世纪60年代，目前国外ITS的研究、开发和利用主要集中在城市交通和高速公路两个方面。
《2024年人体反应速度测试系统的设计》范文
《人体反应速度测试系统的设计》篇一一、引言人体反应速度是衡量个体反应能力的重要指标，广泛应用于体育竞技、医学研究、神经科学等领域。
随着科技的发展，人体反应速度测试系统的设计日益受到关注。
本文将详细介绍人体反应速度测试系统的设计思路、方法及实现过程。
二、系统设计目标人体反应速度测试系统的设计目标主要包括以下几个方面：1. 精确测量：系统应具备高精度的测量能力，能够准确记录被试者的反应时间。
2. 操作简便：系统操作应简单易懂，便于被试者快速上手。
3. 多种测试模式：系统应提供多种测试模式，以满足不同需求。
4. 数据处理与分析：系统应具备数据处理与分析功能，为科研和训练提供有力支持。
三、系统硬件设计人体反应速度测试系统的硬件部分主要包括传感器、显示器、控制器等。
传感器用于捕捉被试者的反应信号，显示器用于呈现测试内容及结果，控制器用于控制整个系统的运行。
1. 传感器设计：传感器应具备高灵敏度、低延迟的特点，能够准确捕捉被试者的反应信号。
根据测试需求，可选择不同类型的传感器，如光电传感器、压力传感器等。
2. 显示器设计：显示器应具备高分辨率、大屏幕的特点，以便清晰呈现测试内容及结果。
同时，显示器应具备较好的抗干扰能力，以确保测试结果的准确性。
3. 控制器设计：控制器应具备操作简便、功能齐全的特点，能够控制整个系统的运行。
通过控制器，用户可以轻松设置测试模式、参数等。
四、系统软件设计人体反应速度测试系统的软件部分是实现系统功能的关键。
软件设计应遵循模块化、可扩展、易维护的原则。
1. 模块化设计：软件应采用模块化设计，将不同功能划分为独立的模块，便于后期维护和扩展。
2. 数据处理与分析：软件应具备数据处理与分析功能，能够对测试数据进行统计、分析、存储等操作。
通过数据分析，可以得出被试者的反应速度、反应时程等指标，为科研和训练提供有力支持。
3. 用户界面设计：软件界面应简洁明了、操作便捷，方便用户进行测试和查看结果。
子弹测速系统设计
1222222 34’+.5’6.*5 222222 48!"9 : 48!;9 < 48!"9 48!"9 : 48!"9 < 48!09 48!"9 : 48!"9 < 48!!9 .= 48!$9 >? 48!"9 6@AB C0D! : " C!D; : $ C" : 48!;9 C0D! : " C!D; : $ C" : EF"G C0D! : " C!D; : $ C" : EF"" 48%9 : 48!;9 < EF"G C0D! : " C!D; : $ C" : 48%9 3BH .= 7检查数据传输是否出错 ! $
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上位机前面板设计 为了满足不同的控制功能，上位机的操作前面板必须具备
图0 子弹测速程序流程图
!
结束语 试验表明， 本文给出的基于光电转换原理的子弹测速系统，
具有成本低、 结构简单、 使用方便、 可靠性高等特点。 可用于枪支 使用时间过长， 检测是否应该淘汰或检验新产品是否合格等。 参考文献
$ ! 0
器周期为 <@， 定时 O 计数器的机器周期为 $!R<@， 当子弹穿入梯形 架 $ 时，定时 O 计数器 $ 开始计数，当子弹穿入梯形架 ! 时， 定 定时 O 计数器 $ 所计的数值为 N 。所以， 时 O 计数器 $ 停止计数， 子弹在两梯形架之间实际运行时 间 <" 的 数 学 表 达 式 为 <"Q$!R 由上述的速度公式， 经单片机进行数据处理， 计算出相应 <@RN， 的速度 P 。一方面送入显示， 另一方面保存该数据， 准备 以 串 行 如果想提高系统 通讯的方式送入上位机。 硬件设计如图 ! 所示。 的精度， 只要改变 :%;’$ 单片机的外部晶振频率即可。
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高速运动物体的速度
测试系统设计
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高速运动物体的速度测试系统设计
1 引言
本文的主要任务是通过设计高速运动物体的速度测试系统来确定高速运动
物体在在运动过程中的速度，一种基于光幕测速的高速运动物体速度测试系统。
激光光幕速度测试是利用光电检测技术实现对物体速度的非接触测试，该方法操
作简便，效率高，测试范围大，精度高。
2 测速系统的工作原理
高速运动物体参数测试系统主要用来测量运动物体在高速运动过程中的速
度。当运动物体穿过测速靶光幕时，进入光电探测器的光通量会发生变化，通过
光电探测器将变化的光信号转化为电流信号，经触发整形后成为具有一定脉冲宽
度的触发计时信号，并送计算机进行处理。当计算机获取两个触发计时信号的间
隔后，根据靶距，由测速软件进行数据处理，可得到运动物体的速度值及相关试
验数据。
用两套与上述相同的靶就可构成一套区截装置，可获取运动物体通过两个
光幕的时间间隔，得到运动物体的飞行的平均速度。以天幕靶为例，当天幕靶在
室外工作时，以天空为背景，由于狭缝光阑的作用，天幕镜头的视场具有一定厚
度的扇形，通常称之为天幕。一旦有物体进入天幕，遮住了进入狭缝的部分光线，
通过狭缝后面的聚光系统到达光敏元件的光通量会发生变化，光敏元件会产生一
个正比于光通量变化的电信号，电路将电信号放大、整形后，最后输出一个脉冲
信号，触发计时仪，完成计时功能。测速时，用两台天幕靶与一台计时仪配合(可
直接连接计算机进行数据处理)。
计时仪给出飞过两靶之间距离的时间△T，弹丸在此距离S内的平均速度口。
在计时仪测速中，通常称开始计时的信号为启动信号，停止计时的信号为停止信
号。给出启动信号或停止信号的装称为区截装置，两信号之间的时间间隔记录装
置称为计时仪靶1和靶2分别为启动信号和停止信号的区截装置，两区截装置之间
的弹道线长度L2通常称为靶距。在计时仪测速中，第一个区截装置启动计时仪开
始计时，第二个区截装置终止计时仪停止计时。计时仪记录的时间T代表了弹丸
飞过靶距L2所经历的时间。测速系统主要是测出靶距L2和时间T，并由此换算出
弹丸在此距离上的平均速度。如图所示。
3 测试系统中单片机设计
在设计通信软件之前，需对单片机和PC机进行硬件约定，约定每秒传送代码
的位数即波特率为9600，信息格式为1个起始位，8个数据位，无数据校验位，1
个停止位。为了使数据进行无误的传输，通常把一批数据分成若干组(帧)，并对
每一组数据加以必要的信息以标示数据的含义，即通信协议。
程序开始时，定义LED显示字型码及控制字码，并初始化各端口、计数器和
中断控制寄存器，然后进入测试等待状态，当弹丸穿过启动光幕时，开启计数器
1，当弹丸穿过停止光幕时，关闭计数器1，此时可得到通过两光幕的时间出，然
后对数据进行处理，并将得到的速度值送到LED进行显示.
4 高速运动物体测试系统数据处理
一般高速光电器件产生信号的延迟时间为3～5μs，但由于采用单束光获取
信号，使得在一次测量过程中的开始和结束两次信号传输都经过相同的路径，外
围器件的延时可以绝大部分抵消；但还是会存在由于器件精度引起的两次延时的
微量不同，取1／10最大延迟时间得出△t1=O．5μs。
在目标运动速度与光束的方向垂直时，可近似取目标长度L，计算运动目标
速度，但当目标并没有严格垂直于光束而有θ的偏转时，L是与目标运动方向
相关的量，L'=Lcosθ。假设目标在出口处最大偏差角为1°
则可计算出长度误差△L1=LL'=L(1-cosθ)=1．523×10-4L，若取长度L=O．1 m
计算，则△L1=1．523×10-5m。
由于光束不是无限细，所以无法确定目标挡住多少光束时光敏器件会产生信
号，假设光束直径(d)为1 mm，目标速度(v)为1 000 m／s时，最大时间误差△
t2=d／v=1μs。
该设计中采用40 MHz的晶振，定时步长为25 ns，由于无法确定计数开始
时的时钟状态，所以在计数的开始和结束时均可能产生最大一个时钟周期的计数
误差，最大误差为△t3=25×2=50 ns。
被测目标的长度L在测量过程中，由于测量工具的限制，得到的被测目标长
度值也不可避免地会存在误差，假设用高精度的游标卡尺测量，测量精度可以达
到0．01 mm，△L2=0．01 mm。通过分析，目标运动距离测量总误差为：
△L=△L1+△L2=0.01523+0.01=0.02523mm △t=△t1+△t2+△t3=1.55us
当L=1000mm，t=1ms时：v=L/t=1000m/s
根据误差传递公式：（△v/v）*100%=(△L/L+△t/t)*100%=[(△Lt=△
tL)/tL]*100%=0.157%
通过以上计算，系统的总体误差为0．157％，达到较高的精度