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光测法物体振动时产生的物理量的测量

更新时间:2011-3-28:  来源:毕业论文

光测法物体振动时产生的物理量的测量
1 确定测量什么系统中的什么物理量
1.1 介绍要研究测量的机械系统
1.2 说明为什么要测量该物理量
2 传感器测量原理及数学模型分析
2.1 确定物理量的测量原理。
2.2 几种重要的测量方法。
2.3 测量方法、数学关系以及变换电路。
2.4 测量范围。
3 测量标定
4 实际测量与数据分析
5 结论
1确定测量什么系统中的什么物理量
1.1介绍要研究测量的机械系统
振动是工程技术和日常生活中常见的物理现象,在大多数情况下,振动是有害的,它对仪器设备的精度,寿命和可靠性都会产生影响。当然,振动也有可以被利用的一面,如输送、清洗、磨削、监测等。
但是,无六,维-论'文.网http://www.lwfree.cn 论是利用振动还是防止振动,都必须确定其量值。
我要测量的机械系统是从现实中抽象出来的简单系统
即用频率可调的试验用起振靶面作为振源,采用光学测量方法,用基于光三角法的激光测振仪测量振动数据(位移),再分析振动数据(峰值,有效值,平均值)。
1.2说明为什么要测量该物理量
通过激光测振仪的测量画出振动系统的波形图和频谱图,从而分析系统的性能。
峰值表示振动的程度,实际上可反映对结构强度的破坏程度。
有效值作为衡量振动量的大小,计及了振动随时间变化的经历过程,它具有振动能量的含义,如位移的有效值与位能有关;速度的有效值则与动能有关
平均值其实是平均绝对值的简称,显然它也计及了波形变化的过程,但它的价值不如有效值。

2传感器测量原理及数学模型分析
2.1确定物理量的测量原理
2.2常用的测量方法还有电测法、机械法、光测法
名称 方法 优缺点机械法 
将被测对象的振动量转换成电量,然后用电量测试仪器进行测量 
灵敏度高,频率范围及动态、线性范围宽,便于分析和遥测,但易受电磁场干扰。是目前最广泛采用的方法
电测法
 利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来
 抗干扰能力强,频率范围及动态、线性范围窄、测试时会给工件加上一定的负荷,影响测试结果,用于低频大振幅振动及扭振的测量

光学发 利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理,激光多普勒效应等进行测量 不受电磁场干扰,测量精度高,适于对质量小及不易安装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定中用得较多
 
2.3 我采用的是光测法,其原理及数学关系和变换电路
图1 示出了光三角法的振动位移测量原理。半导体激光器LD 发出的激光经发射透镜L 1 汇聚于被测物体表面的O 处形成入射光点, 该光点在空间的部分散射光通过接收透镜L 2 汇聚到光电探测器E 上形成象光点O ′。当入射光点与该光学结构发生相对于入射光轴方向的振动位移z 时, 引起象光点在E 的感光面上发生位移z′,从而引起光电探测器输出电信号的变化。通过检测该信号的变化即可求得z′,
则z 为
z =    az ′sinφ/bsinβ- z ′sin (B+φ)                 (1)
式中参数如图1 所示。当入射光点通过接收透镜所成的象光点在光电探测器E 上的中点时, 此入射光点称为测振仪基准点。角Φ的选定是为了满足恒聚焦条件。所用光电探测器可为线阵CCD 器件或PSD器件。PSD 是一种新型半导体位置探测器, 它将光点在其光敏面上的强度及位置转换成两路电流信号输出。设PSD 的两个电极输出的光电流分别为1725

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