[發明專利]通過相位控制解決非接觸振動測量零點問題的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110130601.0
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN102331290A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 潘文森;皇甫江濤;冉立新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種測量物體機械振動的方法和裝置，特別是涉及一種通過相位控制解決非接觸振動測量零點問題的方法和裝置。

背景技術

微波通常被定義為頻率為300MHz～3GHz的電磁波，波長在1米到1毫米之間，比紅外線、遠紅外線等波長更長，具有更好的穿透性，此外，微波信號可以提供相位信息，通過發射連續的微波信號到被探測物體，返回的信號相位被調制而具有被探測物體振動的信息，解調出該返回信號就可以獲得所要探測的振動信息。

物體的機械振動測量在設備維護、材料探傷、醫學研究等領域具有重要的應用意義。目前的測量方法有接觸式探測技術，通過傳感器、電極來獲取探測信息，從而分析得到物體的機械振動，這種方法技術成熟、測量精度高，但是這種方法要求與被探測物體有直接或者間接的接觸，從而限制了其應用范圍。因此，非接觸式振動測量在一些特殊環境下具有十分重要的應用意義。目前的非接觸式探測技術主要是利用激光干涉原理和多普勒效應實現的，激光對天氣和氣候的依賴性很大，而微波穿透性更好，受天氣和氣候影響小，可以彌補利用激光實現的非接觸式探測技術的不足，提高非接觸式探測技術的適用性。在利用多普勒效應實現非接觸式振動測量的探測系統中，普遍存在著測量零點的問題。常用的直接下變頻接收機方案還需要解決本振泄漏和直流偏差的問題，而正交解調結構比較復雜，并且只能在一定程度上改善測量零點的問題，無法保證系統處于測量最佳點上，這就影響了測量的準確度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過相位控制解決非接觸振動測量零點問題的方法和裝置。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一、一種通過相位控制解決非接觸式振動測量零點問題的方法，該方法的步驟如下：

由本地振蕩器產生頻率值為f₁的參考信號作為整個系統的同步時鐘，該參考信號分為三路：

第一路參考信號發送到頻率合成器，產生頻率值為f₂的微波發射信號，該微波發射信號經過功率放大器放大后成為大功率微波發射信號，并由發射天線發射到所要探測的振動物體，該大功率微波發射信號被所要探測的振動物體反射回來后由接收天線接收下來，經過接收濾波器濾波后成為預濾波的微波接收信號，再發送到下變頻器；

第二路參考信號發送到頻率合成器，產生頻率值為f₂-f₁的下變頻微波信號，并發送到下變頻器，該下變頻微波信號和預濾波的微波接收信號經過下變頻器變換后的信號發送到帶通濾波器，產生待解調的微波信號，并發送到解調器；

第三路參考信號先發送到可調移相器，產生一個移相后的參考信號，再發送到解調器，該移相后的參考信號和待解調的微波信號經過解調器解調后成為基帶信號，再發送到數字信號處理器進行處理，從而得到所要探測的振動物體的振動信息。

所述的數字信號處理器產生一個控制信號后，發送到可調移相器，從而實現相位的自動調節。

二、一種通過相位控制解決非接觸式振動測量零點問題的裝置：

本發明包括本地振蕩器、頻率合成器、功率放大器、發射天線、接收天線、接收濾波器、下變頻器、頻率合成器、帶通濾波器、解調器、數字信號處理器；本地振蕩器的輸出端分別與頻率合成器的輸入端、頻率合成器的輸入端和解調器的輸入端連接，頻率合成器的輸出端和功率放大器的輸入端連接，功率放大器的輸出端和發射天線的輸入端連接，接收天線的輸出端和接收濾波器的輸入端連接，接收濾波器的輸出端和下變頻器的一個輸入端連接，頻率合成器的輸出端和下變頻器的另一個輸入端連接，下變頻器的輸出端和帶通濾波器的輸入端連接，帶通濾波器的輸出端和解調器的另一個輸入端連接，解調器的輸出端和數字信號處理器的輸入端連接。電源電路為各個部分供電；所述的本地振蕩器和解調器之間接有可調移相器。

所述的數字信號處理器的輸出端與可調移相器的輸入端連接。

所述的數字信號處理器為計算機、基于微處理器的嵌入式處理系統、基于DSP的嵌入式處理系統或者基于FPGA的嵌入式處理系統。

與背景技術相比，本發明具有的有益效果是：