[发明专利]连续扫描激光快速测振方法及其系统

说明书

本发明公开了一种连续扫描激光快速测振方法及其系统，其中，方法，包括：步骤S1：利用连续正弦信号驱动一对高速扫描镜片，引导测量激光在被测物体表面上连续扫描出一个封闭曲线；步骤S2：同步获得所述测量激光的振动信号和所述高速扫描镜片的镜片位置信号从而获取所述封闭曲线路径上多个测量点的振动频率。系统，包括激光源，在连续正弦信号的驱动下引导测量激光在被测物体表面上连续扫描出一个封闭曲线的高速X‑Y扫描镜片，控制器和处理器。解决了现有技术中不能在短时间内测量物体表面的全部振动响应的问题。

技术领域

本发明涉及振动检测技术领域，尤其涉及一种结合激光多普勒测振仪和高速扫描振镜的快速振动测量技术。

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。因此，准确测量机械设备的振动信息显得尤为重要。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、轻质物体的振动。此外，接触式的测量方法在测量大表面物体时候，需要安装传感器阵列，硬件成本和安装成本大幅提高。

在非接触式振动测量中，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，其测量精度高，不受被测物体的尺寸、温度和振动频率等限制。通过控制信号驱动一对导向镜片(高速响应扫描镜片，Galvanometer Scanner,Cambridge Technology,型号6240HM40A)，甚至可以引导激光在被测物体上进行逐点依次扫描，实现整个物体表面的振动测量，从而节约了接触式传感器的硬件和安装成本，大幅降低了振动测试时间。尤其新型的红外激光多普勒测振仪，具有很高的信噪比，对物体表面的光学特性要求大幅降低。例如，使用远红外激光多普勒测振仪，可以在数百米外测量静止的风能发动机叶片振动，大幅降低测试成本。与传统的接触式传感器相比，这种逐点依次扫描的振动测量方法具有很大的优势，但依然有一定的局限性。比如，对于风激励下的风能发动机叶片，或者是碰撞冲击下的车身表面，因为激励的持续时间短且无法重复，需要在很短的时间内测量物体表面的全部振动响应。因此存在不能在短时间内测量物体表面的全部振动响应的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种连续扫描激光快速测振方法及其系统，解决不能在短时间内测量物体表面的全部振动响应的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种连续扫描激光快速测振方法，包括：

步骤S1：利用连续正弦信号驱动一对高速扫描镜片，引导测量激光在被测物体表面上连续扫描出一个封闭曲线；

步骤S2：同步获得所述测量激光的振动信号和所述高速扫描镜片的镜片位置信号从而获取所述封闭曲线路径上多个测量点的振动频率。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：同步获得所述测量激光的激光振动信号和所述高速扫描镜片的镜片位置信号；

步骤S22：对所述激光振动信号进行重新采样，以保证在同一个激光扫描周期内，在扫描路径上有整数个测量点；采用与对所述激光振动信号采样频率相同的采样频率对所述镜片位置信号进行重新采样，以保证测量点的振动信息和其位置相一致，从而获得测量点的振动信息；

步骤S23：对所述测量点的振动信息进行傅里叶变换，从而得到所述测量点的振动信息中的幅值、频率和相位信息；

步骤S24：对经过傅里叶变换后得到的所述测量点的振动信息中的频率和相位信息进行失真修复。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S22中对所述激光振动信号进行重新采样和对所述镜片位置信号进行重新采样采用时域内的插值算法，或频域内的zero-padding。