CN111637960B - 一种消除激光测振仪基点振动影响的测振*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***，包括2台激光测振仪、对称反光盒、信号放大器、数据采集器、处理器，其中对称反光盒是由6个反射镜、一块刚性反光板组成。本发明可为振动测量提供一种更精准的测量方式，通过同一位置处的两台激光测振仪和相应的光学元件对同一目标点的正向和反向追踪，能够消除激光测振仪自身基点振动的影响，得到被测物体的绝对振动信号，克服了传统的激光测振仪直接测量方式无法排除场地振动导致激光测振仪自身振动影响的缺陷。

Description

一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***
技术领域
本发明属于激光测振技术领域，具体是一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***。
背景技术
振动和噪声往往给人们生活带来很多困扰，机械行业或建筑行业中，过大的振动甚至会带来安全隐患，所以振动的测量和分析对于物体振动的研究显得尤为重要。传统接触式测量方式是在被测物体上布置若干传感器，通过传感器和被测物体紧密接触，将被测物体的振动信号采集起来并进行分析。然而接触式的测量方式也有一些缺陷，比如安装要求高，必须将传感器牢固的固定在被测物体上，有时所需测的位置难以安装，并且接触式传感器测量方式量程往往有限制要求；特别是在高温、高压和强磁场等特殊条件下，采用电信号建立的固定式传感器基本不能使用。
激光测振仪是基于激光干涉原理，是一种非接触式的测量方法，可以应用在许多其他测振方式无法测量特殊工况下。激光测振仪频率和相位响应都较快，具有高精度，测量速度快的特点。但激光测振仪是布置在场地中的，通过测量场地上的被测物体与激光测振仪之间的相对运动来描述物体振动，当布置激光测振仪的基点有一定的场地振动时，激光测振仪自身也将产生振动，从而使测量结果不够精确。为了消除这种误差，有些研究者通过在激光测振仪上布置加速度传感器，将激光测振仪自身的振动信号采集并进行分析，以便排除自身振动所引起的测量误差。但由于测量激光测振仪自身振动的加速度或速度等传感器和激光测振仪测量的原理不同，其在响应特性上必然有一定的差别，这种差别无法保证测量信号的简单加减就能消除基点的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供了一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***，克服了传统接触式测量方式量程有限，布置要求高的缺陷，同时克服了采用激光测振仪不能排除场地振动导致的激光测振仪本身振动带来测量误差的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***，包括三角支撑架、激光测振仪、对称反光盒、信号放大器、数据采集器和处理器，所述激光测振仪安装在三角支撑架上，用于检测被测物体的振动信号；所述对称反光盒安装在被测物体的待测点位置；所述激光测振仪包括第一激光测振仪和第二激光测振仪，所述第一激光测振仪发出的激光束经对称反光盒内刚性反光板正面反射后，回到第一激光测振仪内，用于探测被测物体的正向振动信号；所述第二激光测振仪发出的激光束经对称反光盒内刚性反光板背面反射后，回到第二激光测振仪内，用于探测被测物体的反向振动信号；所述第一激光测振仪、第二激光测振仪分别与信号放大器连接，所述信号放大器与处理器通过数据采集器连接，所述处理器根据第一激光测振仪、第二激光测振仪分别测得的正向振动信号、反向振动信号得到被测物体的绝对振动信号。
具体地，所述对称反光盒包括刚性反光板、第一反射镜组和第二反射镜组；所述第一反射镜组用于将第一激光测振仪发出的激光束引导至刚性反光板的正面；所述第二反射镜组用于将第二激光测振仪发出的激光束引导至刚性反光板的背面；所述刚性反光板正面和背面的激光光斑位置重合，这种光路结构可以保证第一激光测振仪和第二激光测振仪能测得被测物体同一位置的正向振动信号和反向振动信号，从而得到被测物体待测点位的绝对振动信号。
优选地，所述第一反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜；所述第二反射镜组包括第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜；所述反射镜均为平面反射镜；
进一步地，所述第一反射镜组、第二反射镜组均设有可调镜座，用于调节第一反射镜组和第二反射镜组的位置；通过调节6个反射镜的位置，使得刚性反光板正反两面的反射光束经过反射分别回到第一激光测振仪、第二激光测振仪的光程相等。
具体地，所述三角支撑架为支撑脚可调的三脚架，可通过调节三角支撑架三个支撑脚的高度，从而调节激光测振仪的水平度。
具体地，所述处理器为计算机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明针对传统加速度传感器测量振动方式传感器布置要求高，量程有限的问题，采用激光测振仪进行非接触式测量，可快速且较为精确的测出被测物体的振动情况；(2)本发明针对激光测振仪不能排除场地振动导致的激光测振仪自身振动带来测量误差的缺陷，在被测点上布置对称反射盒，同步测出被测物体的正反两方向振动，最后经处理器处理可得到被测物体的绝对振动信号；(3)本发明通过在被测物体表明布置对称反射盒，通过对同类型的激光测振仪信号的同步振动信号简单的处理就能得到被测物体的绝对振动，和现有的在激光测振仪上安装传感器的方法相比，信号处理方面简单有效，优势明显。
附图说明
图1为本发明一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中对称反光盒内部光路结构示意图；
图中，1、第一激光测振仪；2、第二激光测振仪；3、对称反光盒；4、数据采集器；5、信号放大器；6、处理器；7、被测物体；8、刚性反光板；9、第一反射镜；10、第二反射镜；11、第三反射镜；12、第四反射镜；13、第五反射镜；14、第六反射镜。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。
如图1、2所示，本实施例提供了一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***，包括三角支撑架、激光测振仪、对称反光盒3、信号放大器5、数据采集器4和处理器6，所述激光测振仪安装在三角支撑架上，用于检测被测物体7的振动信号；所述对称反光盒3安装在被测物体7的待测点位置；所述激光测振仪包括第一激光测振仪1和第二激光测振仪2，所述第一激光测振仪1发出的激光束经对称反光盒3内刚性反光板8正面反射后，回到第一激光测振仪1内，用于探测被测物体7的正向振动信号；所述第二激光测振仪2发出的激光束经对称反光盒3内刚性反光板8背面反射后，回到第二激光测振仪2内，用于探测被测物体7的反向振动信号；所述第一激光测振仪1、第二激光测振仪2分别与信号放大器5连接，所述信号放大器5与处理器6通过数据采集器4连接，所述处理器6根据第一激光测振仪1、第二激光测振仪2分别测得的正向振动信号、反向振动信号得到被测物体7的绝对振动信号。
具体地，所述对称反光盒3包括刚性反光板8、第一反射镜组和第二反射镜组；所述第一反射镜组用于将第一激光测振仪1发出的激光束引导至刚性反光板8的正面；所述第二反射镜组用于将第二激光测振仪2发出的激光束引导至刚性反光板8的背面；所述刚性反光板8正面和背面的激光光斑位置重合，这种光路结构可以保证第一激光测振仪1和第二激光测振仪2能测得被测物体7同一位置的正向振动信号和反向振动信号，从而得到被测物体7待测点位的绝对振动信号。
优选地，所述第一反射镜组包括第一反射镜9和第二反射镜10；所述第二反射镜组包括第三反射镜11、第四反射镜12、第五反射镜13和第六反射镜14；所述反射镜均为平面反射镜；
进一步地，所述第一反射镜组、第二反射镜组均设有可调镜座，用于调节第一反射镜组和第二反射镜组的位置；通过调节6个反射镜的位置，使得刚性反光板8正反两面的反射光束经过反射分别回到第一激光测振仪1、第二激光测振仪2的光程相等，从而保证第一激光测振仪1和第二激光测振仪2测得的振动信号同步；所述第一激光测振仪1和第二激光测振仪2的反射光程满足如下公式：
La1+La2＝Lb1+Lb2+Lb3+Lb4
式中，La1为第一反射镜9与第二反射镜10之间的光程，La2为第二反射镜10到刚性反光板8正面的光程；Lb1为第三反射镜11与第四反射镜12之间的光程，Lb2为第四反射镜12与第五反射镜13之间的光程，Lb3为第五反射镜13与第六反射镜14之间的光程，Lb4为第六反射镜14到刚性反光板8背面之间的光程。
具体地，所述三角支撑架为支撑脚可调的三脚架，可通过调节三角支撑架三个支撑脚的高度，从而调节激光测振仪的水平度。
具体地，本实施例中，所述刚性反光板8的固有频率远大于被测物体7的固有频率，易于测量振动信号。
本实施例测振***的工作原理为：测振时，分别将两个三角支撑架调平放置，分别将第一激光测振仪1、第二激光测振仪2安装在两个三角支撑架上，保证两台测振仪产生的激光束为水平方向出射，第一激光测振仪1产生的激光束依次经过第一反射镜9和第二反射镜10反射后，到达刚性反光板8的正面，并由原光路反射回第一激光测振仪1内；所述第二激光测振仪2产生的激光束依次经过第三反射镜11、第四反射镜12、第五反射镜13、第六反射镜14反射后，到达刚性反光板8的背面，并由原光路反射回第二激光测振仪2内；第一激光测振仪1和第二激光测振仪2测得的刚性反光板8正反两面的同步振动信号经过信号放大器5放大后，有数据采集器4采集，并传送给处理器6处理，最终通过如下公式得到被测物体7的绝对振动信号，公式如下：
x＝(xa-xb)/2
式中，x为被测物体7的绝对振动信号，xa为第一激光测振仪1测得的振动信号，xb为第二激光测振仪2测得的振动信号。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种消除激光测振仪基点振动影响的测振***，其特征在于，包括三角支撑架、激光测振仪、对称反光盒、信号放大器、数据采集器和处理器，所述激光测振仪安装在三角支撑架上，用于检测被测物体的振动信号；所述对称反光盒安装在被测物体的待测点位置；所述激光测振仪包括第一激光测振仪和第二激光测振仪，所述第一激光测振仪发出的激光束经对称反光盒内刚性反光板正面反射后，回到第一激光测振仪内，用于探测被测物体的正向振动信号；所述第二激光测振仪发出的激光束经对称反光盒内刚性反光板背面反射后，回到第二激光测振仪内，用于探测被测物体的反向振动信号；所述刚性反光板正面和背面的激光光斑位置重合，刚性反光板正反两面的反射光束经过反射分别回到第一激光测振仪、第二激光测振仪的光程相等；所述第一激光测振仪、第二激光测振仪分别与信号放大器连接，所述信号放大器与处理器通过数据采集器连接，所述处理器根据第一激光测振仪、第二激光测振仪分别测得的正向振动信号、反向振动信号得到被测物体的绝对振动信号。
2.根据权利要求1所述的测振***，其特征在于，所述对称反光盒包括刚性反光板、第一反射镜组和第二反射镜组；所述第一反射镜组用于将第一激光测振仪发出的激光束引导至刚性反光板的正面；所述第二反射镜组用于将第二激光测振仪发出的激光束引导至刚性反光板的背面。
3.根据权利要求2所述的测振***，其特征在于，所述第一反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜；所述第二反射镜组包括第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜。
4.根据权利要求3所述的测振***，其特征在于，所述第一反射镜组、第二反射镜组均设有可调镜座，用于调节第一反射镜组和第二反射镜组的位置。
5.根据权利要求1所述的测振***，其特征在于，所述三角支撑架为支撑脚可调的三脚架。
6.根据权利要求1所述的测振***，其特征在于，所述处理器为计算机。
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