基于ACPT技术的纳米振动测量激光干涉仪

为实现高精度、高稳定的微小振动测量,设计了一种改进型迈克尔逊干涉仪,对其所采用的光学结构和解调算法进行了分析.信号解调方案基于载波调制和交流相位跟踪（ACPT）技术,相对应的光路采用双压电陶瓷（PZT）和准平面猫眼动镜以构成参考臂和测量臂,设计以改善信噪比、抑制低频干扰、增强系统稳定性、提高测量分辨力为目标.建立了纳米振动发生装置,搭建了振动信号测量系统,研究了激光干涉仪对振动信号的输出特性.实验结果表明,测量动态范围达到120 dB,信噪比高于40 dB,系统分辨力达到0.25 nm.该干涉仪可有效抑制诸如温度、湿度、压强、低频振动等带来的相位噪声的干扰,满足高精度、稳定、可靠的要求.     

激光干涉波形解调测量振动相位新方法

激光干涉频比计数法广泛应用于绝对法振动标准装置,针对频比计数法只能测量振幅不能得到振动相位,提出一种利用激光干涉条纹与振动台运动位移之间的关系,实现测量振动相位的新方法,并给出激光干涉波形解调测量振动相位的数学模型。该方法基于零差的迈克尔逊激光干涉仪,利用高速采集器同步采集激光干涉信号和传感器信号,并在Lab VIEW虚拟仪器开发平台上,软件解调振动波形,实现振动幅值和振动相位的实时测量。测量结果与正弦逼近法相一致。     

基于虚拟仪器的高准确度同步采集系统

针对工业生产、医疗以及科学研究过程中多路微弱信号检测的需求,采用FPGA并行控制实现16通道的同步采集,使用大动态范围的24位模数转换芯片和低噪声模拟调理电路获得较高的信噪比,USB高速接口的设计解决大量数据实时传输的问题,基于LabVIEW的上位机软件实现多通道数据的同步采集、传输、处理和存储。高精度硬件和虚拟仪器平台的结合,能够快速搭建检测系统,并且方便对仪器进行维护、扩展和升级。     

基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术

针对高频声学应用中多普勒信号软件解调的局限,提出了一种基于FPGA的数字硬件信号解调方案.基于AD9467设计了高速ADC采集系统,以实现原始多普勒信号的奈奎斯特采样或带通采样;基于Xilinx Zynq-7000片上芯片系统设计数字信号处理系统,实现了 DDS合成参考信号与多普勒信号混频、低通滤波产生I&Q基带信号对...     

基于HHT的数控机床主轴振动监测系统的研制

为监测数控机床主轴的运行状态,针对机床主轴在工况条件变化或故障发生时振动信号的非平稳特性,研制基于HHT时频分析方法的数控机床主轴振动监测软、硬件系统。硬件系统包括基于FPGA主控模块与PC104总线的数据采集模块;软件系统包括时域波形监测与特征数据监测两模块,其中特征数据监测模块具有监测频谱分布及时频分布功能。为更直观、准确反映数控机床主轴振动信号的非平稳特性,提出基于HHT的主轴振动信号特征提取方法,实现对振动信号时频分布的实时监测。数控机床主轴振动信号测试结果表明,该系统在监测信号时域波形与频谱分布的同时,能利用HHT的瞬时频率描述特性,实现对数控机床主轴振动信号时频分布的实时监测。     

基于PC／104总线的飞机整流锥襟翼自动检查仪设计

为实时测量整流锥锥位和襟翼的收放角度,设计了基于PC/104总线的飞机整流锥襟翼自动检查仪;给出了硬件系统构成和各组成模块的功能,设计了信号调理、转换电路;利用Turbo C2.0构建的软件系统在DOS操作系统下实现整流锥和机动襟翼的自动检查以及检查数据的处理和显示;针对襟翼系统检查量大且复杂的特点,说明了襟翼自动检查的过程.使用结果表明,该检查仪满足根据大气参数自动检查整流锥和襟翼系统的需求,提高了检查效率与准确性.     

光子多普勒测速系统信号解调方法比较

光子多普勒测速系统具有抗干扰能力强、测速范围大等优点,适用于信噪比低、信号质量差的测量场合。介绍光子多普勒测速系统的工作原理,详细阐述常用的四种信号解调方法——条纹法、相位解调法、短时傅里叶变换法、小波变换法的原理、特点和近几年的研究现状。利用上述四种信号解调方法对简谐振动调制的多普勒信号进行解调仿真,直观地展示不同信号解调方法的优缺点和适用性。实验结果表明,相位解调法最适合用于光子多普勒测速系统振动信号解调。最后讨论了采用递归希尔伯特变换的方法减小相位解调法的正交性误差的可行性,通过仿真实验验证了此方法的有效性。     

叶尖定时旋转叶片实时振动测量技术

设计了一套基于叶尖定时传感的旋转叶片振动测量系统。系统主要由光电传感系统、数据采集与预处理系统、叶片振动数据处理系统三部分组成。叶尖定时传感器采用单根光纤发射、多光纤接收的 Y 型结构,并用高性能专用集成芯片完成弱光信号的放大检测,使传感器信噪比大于500,信号带宽大于 50MHz。利用 CPLD 和 DSP 技术,实现了叶尖定时信号的高速实时采集与处理;建立了同步共振条件下叶片振动的数据处理模型,实现了叶片振动的实时监测。整套测量系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证,在转速高达 9210rpm的情况下测得的同步共振最大幅值为 0.4231mm,接近于同等条件下国外的测量结果,从而验证了整套测量系统的可靠性。     

新一代智能动平衡仪设计

介绍了新一代智能动平衡仪系统.讨论了动平衡原理,针对动平衡测量需求,设计了基于PC平台的转子振动及转速测量硬件系统.采用RTLinux实时操作系统作为软件平台,设计制作了振动数据采集卡,开发了动平衡流程控制,解算程序以及用户操作界面程序.通过实际的飞轮转子的动平衡实验,验证了该动平衡仪性能指标.所设计的动平衡仪的平衡精度小于1 μm,平衡转速范围为5～1500r/s.     

基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计

为了实现对微弱振动的频率检测,提出一种基于变幅放大的机械振动测量方案,并设计了机械振动精密测量仪。测量时由变幅放大装置将微弱振动的幅值放大,然后经压电敏感元件转换为电信号,并通过高速A/D转换器和FPGA硬件电路完成对信号的采样过程,再利用软件插补细分算法实现0.061ns级的时间测量,从而实现高精度的频率测量。