[發明專利]一種基于光纖光柵和紅外雙傳感技術的多物理場測量系統

有效

• 申請號: 201611074841.2
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106767965B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 楊文玉;張彥輝;何少杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01D5/40
• 分類號: G01D5/40
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦

1.一種基于光纖光柵和紅外雙傳感技術的切削加工過程中的多物理場測量系統，其特征在于，該系統包括光纖光柵傳感單元、紅外熱像儀傳感單元、數據采集單元和控制處理單元，其中：

所述光纖光柵傳感單元包括彼此相連的光纖光柵傳感器(11)和光纖解調儀(12)，所述光纖光柵傳感器(11)分布布置，用于獲得切削加工過程中的溫度場、應變場和振動數據，其粘貼至待測工件(7)上，所述光纖解調儀(12)與所述控制處理單元相連；

所述紅外熱像儀傳感單元包括彼此相連的紅外熱像儀(21)和數字圖像采集卡(22)，所述紅外熱像儀(21)用于獲得切削加工過程中的紅外成像數據，所述數字圖像采集卡(22)與所述控制處理單元相連；

所述數據采集單元包括帶輸入輸出功能的數據采集卡(3)，其輸出端分別與光纖解調儀(12)和紅外熱像儀(21)相連，其輸入端與所述控制處理單元相連；

所述控制處理單元用于實現溫度場、應變場和振動數據以及紅外圖像數據的同步獲取，并根據溫度場、應變場和振動數據以及紅外圖像數據實現溫度場、應變場和振動的多物理場同步測量，其中，溫度場測量具體為：通過分布布置的光纖光柵傳感器(11)獲得待測位置處的溫度值，通過紅外熱像儀(21)測量獲得待測位置處的紅外表征溫度，根據所述溫度值和紅外表征溫度計算出待測位置處的發射率；對所述發射率進行空間統計建模，獲得發射率空間統計模型；根據所述發射率空間統計模型實現溫度場的測量；應變場測量具體為：根據所述紅外熱像儀(21)測量的紅外數字圖像獲得應變值，根據所述光纖光柵傳感器(11)獲得待測位置處的應變值；根據紅外數字圖像獲得的應變值以及光纖光柵傳感器獲得的應變值建立貝葉斯信息融合模型，并獲得后驗概率密度函數模型；根據所述貝葉斯信息融合模型和后驗概率密度函數模型獲得補償后應變場值，以實現整個測量區域的應變場精確補償測量；振動測量具體為：利用分布布置的光纖光柵傳感器(11)以高采樣率獲得待測位置處的應變數據；對應變數據進行應變模態分析，得到應變振動信號；根據應變振動信號構建整個測量區域的三維振動場。

2.如權利要求1所述的基于光纖光柵和紅外雙傳感技術的切削加工過程中的多物理場測量系統，其特征在于，所述光纖光柵傳感器(11)的采樣率為2MHz，其光柵在布點上的空間分辨率小于0.2mm。

3.如權利要求1所述的基于光纖光柵和紅外雙傳感技術的切削加工過程中的多物理場測量系統，其特征在于，所述高采樣率具體為2MHz。