[发明专利]激光多普勒三维振动测试方法及系统

说明书

本发明实施例公开了一种激光多普勒三维振动测试方法及系统，属于振动检测技术领域，该方法包括：在单个激光源之外增加X‑Y导向镜片；通过控制镜片引导激光在被测物体的表面扫描形成预设半径为R的圆，得到圆圈测量信号；将所述圆圈测量信号分解为沿激光入射方向的平动速度以及相互垂直方向上的第一转动速度和第二转动速度；基于所述平动速度、所述第一转动速度以及所述第二转动速度，确定所述被测物体的振动信息。通过本申请的方案，在降低设备成本的同时，提高了振动检测的效率。

技术领域

本发明涉及振动检测技术领域，尤其涉及一种非接触式激光多普勒振动测 量处理技术。

背景技术

机械设备的振动信息常被用于评估机械的运行状态，诊断机械运行故障， 或者校正机械的计算机仿真模型。准确的测量振动信息是保证机械安全运行的 核心。振动的测量可分为接触式和非接触式。接触式测量方法需要把振动传感 器附着于待测物体表面，但附加的质量往往会破坏被测物体原有的振动状态， 影响测量精度。因此，接触式测量方法不适合测量薄壁、质量物体的振动。激 光多普勒测振仪是近年来使用较多的非接触式测量设备，可测量物体沿激光入 射方向的振动速度，其测量精度高，不受被测物体的尺寸、温度、振动频率等 限制。

对薄壁曲面(如飞机发动机叶片曲面、风能发电机叶片曲面)测试时，如果 可以在同样的测试时间内获得空间的三维振动信息，相当于在同样的时间内获 得了三倍的振动信息，可以大幅减少测量时间，提高叶片的健康状态检测的准 确性和计算机仿真模型校准的准确性。有两种常用的办法获得空间的三维振动 信息，第一种方法是采用三向的加速度传感器测量被测物体在空间三个方向的 加速度。此种办法成本较低，缺点是安装加速度传感器会改变空间曲面的表面 质量，影响测量的准确性。第二种办法是使用三维激光多普勒测振仪。具体是 使用三个激光源，从不同方向同时测量物体表面的同一个点，获得物体表面上 测量点处沿着三个激光方向的运动速度，再分解成空间三维速度。此种办法的 优点是精度较高，但三维激光测振仪价格非常昂贵。

因此，亟待一种全新的振动检测技术。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种激光多普勒三维振动测试方法及系统， 至少部分的解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光多普勒三维振动测试方法，包括：

在单个激光源之外增加X-Y导向镜片；

通过控制镜片引导激光在被测物体的表面扫描形成预设半径为R的圆，得 到圆圈测量信号；

将所述圆圈测量信号分解为沿激光入射方向的平动速度以及相互垂直方向 上的第一转动速度和第二转动速度；

基于所述平动速度、所述第一转动速度以及所述第二转动速度，确定所述 被测物体的振动信息。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述方法还包括：

在被测物体的上施加正弦激励，测试点的速度V_z(t)表示为

V_z(t)＝Z cos(ωt+α)，

其中，Z是被测物体的平动运动速度，ω是激励频率，α是被测物体平动 运动的初始相位。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一转动速度ω_i表示为

ω_i＝Θ_Acos(ωt+β)，

其中，Θ_A为沿着i转动轴的转动速度幅值，β是转动运动的初始相位。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第二转动速度ω_j表示为