[发明专利]一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法

说明书

本发明公开了一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法，本方法主要包括：利用高分辨率示波器(HDO)与PUSAM实现模拟混频器与低通滤波器的时间延时测量；基于PUSAM与模拟混频器及低通滤波器实现数据采集卡的时间延时测量；基于PUSAM实现外差式激光多普勒信号的解调得到振动信号初相与基于SAM实现被校传感器及测量仪输出信号的初相测量；最后依据数据采集卡的时间延时修正被测振动信号的初相，实现被校振动传感器及测量仪的灵敏度相位测量。相比于现有的灵敏度相位测量方法，本方法考虑数据采集卡的时间延时对于振动灵敏度相位校准引入的相位延时，有效提高了灵敏度相位的测量精度。

技术领域

本发明属于振动校准领域，尤其适用于外差式激光绝对法振动校准中的灵敏度相位校准。

背景技术

振动传感器及测量仪相频特性是振动传感器及测量仪的一项重要性能参数，由于加工制造、长期投入使用等原因会导致振动传感器及测量仪的相频特性发生变化，导致其测量结果不可靠，因此需要定期校准振动传感器及测量仪的灵敏度相位，以保证振动传感器及测量仪的测量数据准确性。通常使用外差式激光干涉绝对法实现振动传感器及测量仪的灵敏度相位校准，振动传感器及测量仪的灵敏度相位振动校准具有非常重要的意义，其是保证振动传感器及测量仪所测数据有效、可靠、稳定的前提。

常用的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法有依据Nyquist采样定理的NS-PUSAM方法、使用模拟混频器与低通滤波器的MLPFS-PUSAM方法、基于欠采样定理的SubNS-PUSAM方法。NS-PUSAM方法使用高速数据采集卡直接采集外差式激光多普勒信号，基于PUSAM实现振动信号测量，其具有采样频率高、处理数据量大、数据采集卡延时小等特点；MLPFS-PUSAM方法采集经模拟混频器与低通滤波器调制的外差式激光多普勒信号，基于PUSAM实现振动信号测量，其具有采样频率低、处理数据量小、需要外部模拟器件、存在模拟器件引入的相位延时等特点；SubNS-PUSAM方法使用相对低速采集卡直接采集外差式激光多普勒信号，基于PUSAM实现振动信号测量，其具有采样频率低、处理数据量小、存在数据采集卡引入的相位延时等特点。

因此，针对目前外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法存在所需采样频率高及实时性差、或需要外部模拟器件、存在一定的相位延时等不足，本发明提出一种所需采样频率低、处理数据量小、实时性好、不需外部模拟器件、精度高的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法。

发明内容

针对目前外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法存在所需采样频率高与处理数据量大、或需要外部模拟器件、存在一定的相位延时等不足，本发明实施实例提供一种高精度灵敏度相位测量方法，包括：

模拟混频器与低通滤波器时间延时测量：用于确定模拟混频器与低通滤波器引入的时间延时，包括：高分辨率示波器同步采集原始FM信号与由模拟混频器及低通滤波器调制后的FM信号，基于相位展开正弦逼近法实现模拟混频器与低通滤波器的时间延时测量；

数据采集卡时间延时测量：基于模拟混频器及低通滤波器的时间延时测量结果与相位展开正弦逼近法实现数据采集卡的时间延时测量；

振动信号与被校振动传感器及测量仪输出信号初相测量：其包括：基于相位展开正弦逼近法的外差式激光多普勒信号解调，得到振动信号初相测量，基于正弦逼近法的振动传感器及测量仪输出信号初相测量；

灵敏度相位测量：基于数据采集卡的时间延时测量结果修正振动信号的初相，依据修正后的振动信号初相与被校振动传感器及测量仪的输出信号初相计算被校振动传感器及测量仪的灵敏度相位。

一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法，该方法包括以下步骤，

S1：利用高分辨率示波器同步采集原始FM与模拟混频器及低通滤波器调制的FM信号，通过相位展开正弦逼近法实现模拟混频器与低通滤波器的时间延时测量；