[发明专利]一种基于频率检测的柔性膜张力测量方法

权利要求书

1.一种基于频率检测的柔性膜张力测量方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

步骤一：针对作为测量对象的柔性膜，将激光位移传感器(1)布置在柔性膜的上方，同时将连接有光电传感器(3)的测速码盘(2)布置在执行该柔性膜输送的传动辊附近；此外，该激光位移传感器(1)和该光电传感器(3)各自信号连接至同一信号采集处理模块(4)；

步骤二：使用所述激光位移传感器(1)对运动过程中的柔性膜的面外振动位移执行实时测量，所述信号采集处理模块(4)同步采集该面外振动位移信号，经短时傅里叶变换或快速傅里叶变换处理得出对应的膜振动频率，然后经滤波处理过滤掉受迫振动频率同时保留自由振动频率，由此得到柔性膜的面外振动第一阶频率f₁；

与此同时，使用所述测速码盘(2)对运动过程中的所述传动辊进行实时感测，所述光电传感器(3)相应依照以下公式(一)来同步计算得到柔性膜的运动速度V：

其中，N表示在一个测量周期内，所述光电传感器的触发次数；Δt表示所述光电传感器触发N次所用的总时间，单位为秒；R表示所述测速码盘自身的半径，单位为米；θ表示对于所述测速码盘上的两个相邻齿而言，它们同侧边缘所共同形成的圆心角；

步骤三：基于以上得到的柔性膜的面外振动第一阶频率f₁、运动速度V，继续依照以下公式(二)计算求出柔性膜的实时张力值T，由此完成整体的张力测量过程：

其中，a₁和a₂表示预设的两个常系数，它们的值基于柔性膜的几何和材料参数来根据现场实验标定而设定。

2.如权利要求1所述的柔性膜张力测量方法，其特征在于，在步骤一中，所述激光位移传感器的测量头垂直于柔性膜的上表面，并且其测量位置位于该柔性膜进给方向跨距四分之一、宽度方向中心线的位置；所述光电传感器连接在所述测速码盘的上方。

3.如权利要求1或2任意一项所述的柔性膜张力测量方法，其特征在于，在步骤二中，选取所述光电传感器的电压变化曲线的上升沿来计算触发次数。

4.一种基于频率检测的柔性膜张力测量系统，其特征在于，该系统包括激光位移传感器(1)、测速码盘(2)、光电传感器(3)和信号采集处理模块(4)，其中：

所述激光位移传感器(1)被布置为其测量头垂直于柔性膜的上表面，并与所述信号采集模块(4)保持信号相连；该激光位移传感器用于对运动过程中的柔性膜的面外振动位移执行实时测量，所述信号采集处理模块(4)则用于同步采集该面外振动位移信号，经短时傅里叶变换或快速傅里叶变换处理得出对应的膜振动频率，然后经滤波处理过滤掉受迫振动频率同时保留自由振动频率，由此得到柔性膜的面外振动第一阶频率f₁；

所述测速码盘(2)被布置在执行该柔性膜输送的传动辊附近，并在它的上方安装有所述光电传感器(3)，然后信号连接至所述信号采集处理模块(4)；该测速码盘用于对运动过程中的传动辊进行实时感测，该光电传感器(3)则同步计算得到柔性膜的运动速度V，然后发送至所述信号采集处理模块(4)；

所述信号采集处理模块(4)基于所接收的所述面外振动第一阶频率f₁和运动速度V，用于依照下列公式计算计算求出柔性膜的实时张力值T，由此完成整体的张力测量过程：

其中，a₁和a₂表示预设的两个常系数，它们的值基于柔性膜的几何和材料参数来根据现场实验标定而设定。

5.如权利要求4所述的柔性膜张力测量系统，其特征在于，该系统还包括人机交互模块，该人机交互模块预存有用于反映不同柔性膜张力与其面外振动、运动速度之间关系的数学关系式，并用于输入包括柔性膜几何参数和材料参数在内的多个参数。