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1. 工作原理

1. 光幕形成：

• 使用多組激光發射器和接收器（或反射鏡）組成平行或交叉的激光束陣列，形成密集的二維或三維光幕區域。

• 典型光幕密度：10~100條激光束/cm2（取決于測速精度需求）。

2. 信號觸發與計時：

• 當被測物體穿過光幕時，遮擋部分激光束，接收端檢測到光強變化并生成脈沖信號。

• 通過測量物體穿過兩個或多個平行光幕的時間差（Δt），結合光幕間距（Δs），計算速度：

  
  

  $$?=\frac{\mathrm{\Delta }?}{\mathrm{\Delta }?}$$

  v=ΔtΔs

3. 抗干擾設計：

• 采用紅外激光（如905 nm波長）降低環境光干擾，或通過調制激光頻率（如脈沖編碼）區分背景噪聲。

2. 關鍵技術參數

3.3系統組成

• 激光發射模塊：

• 半導體激光器（LD）陣列，波長通常為650 nm（可見光）或905 nm（紅外）。

• 功率范圍：1~100 mW（需符合人眼安全標準IEC 60825）。

• 光電接收模塊：

• 光電二極管（PIN）或雪崩光電二極管（APD），響應時間≤1 ns。

• 集成信號調理電路（放大、濾波、閾值觸發）。

• 信號處理單元：

• 高速計時器（分辨率≤1 ns），如時間數字轉換器（TDC）。

• 多通道同步采集（如8~32通道）。

• 機械結構：

• 剛性支架（防振動偏移），可調節光幕間距（例如50~500 mm）。

4. 應用場景

(1) 彈丸初速度測試

• 彈丸初速測量：

• 雙光幕靶間距0.5~2 m，測速精度±0.5%（如7.62 mm測速誤差≤5 m/s）。

• 需抗沖擊設計（如裝甲鋼外殼）。

• 破片速度分布：

• 多光幕陣列（如正交光幕）結合高速相機，重建破片三維速度場。

(2) 工業檢測

• 生產線物體分揀：

• 單光幕靶檢測物體存在性，雙光幕靶計算運動速度（如傳送帶零件檢測）。

(3) 安全防護

• 入侵物體監測：

• 激光光幕覆蓋區域（如機場周界），實時檢測拋射物速度與軌跡。

5. 選型與挑戰

選型建議

• 高速彈道測試：

• 選擇多光幕冗余系統（如四光幕靶），量程≥2000 m/s，精度±0.2%。

• 典型型號：中國兵器工業集團的BPS系列（量程0~3000 m/s，精度±0.1%）。

• 低成本場景：

• 單光幕靶+高速相機組合，如德國InnoLas的LSS-200（量程1~2000 m/s）。

技術挑戰與解決方案

• 多物體干擾：

• 采用多波長激光或編碼光幕（如時分復用），區分不同物體信號。

• 環境干擾：

• 自適應閾值算法+窄帶光學濾波片（如帶寬±2 nm）。

• 高速數據同步：

• 基于GPS或IEEE 1588協議的多設備時鐘同步（誤差≤10 ns）。