[發(fā)明專利]一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法

在審

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• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN116183012A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張興舜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司七五0試驗場
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，布置光路，將線激光器、光柵、單點陣面光電傳感器和檢測物布置于同一平面上，使線激光器出射光照射在檢測物表面后所產(chǎn)生的反射光經(jīng)過光柵到達單點陣面光電探測器；調(diào)整各部件角度使檢測物靜止?fàn)顟B(tài)下所反射的反射光穿過光柵后產(chǎn)生的第零級衍射條紋垂直進入單點陣面光電傳感器；

S2，數(shù)據(jù)采集，將單點陣面光電傳感器信號接入示波器，采集檢測物靜止時反射光穿過光柵產(chǎn)生的第零級衍射條紋與第一級衍射條紋照射在單點陣面光電傳感器平面上的距離X；檢測物繞固定點O振動，檢測物靜止時反射光點為A，測量AO間的距離為h；檢測物靜止時反射光穿過光柵產(chǎn)生的第零級衍射條紋到單點陣面光電傳感器的接收點為F，測量點A到點F的距離為L；然后振動檢測物，調(diào)整光柵與單點陣面光電傳感器之間的距離，直至檢測物振動時反射光穿過光柵后產(chǎn)生的第一級衍射條紋剛好進入單點陣面光電傳感器；記錄此刻光柵與單點陣面光電傳感器之間的距離D；

S3，振動計算，包括振動角度計算和振動頻率計算，通過所采集的數(shù)據(jù)D、h、L、X計算出檢測物振動時相對于靜止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生的振動角度；通過振動狀態(tài)下檢測物反射光穿過光柵后的第一級衍射條紋擺入或擺出單點陣面光電傳感器時接收到的實時信號得到檢測物振動頻率。

2.如權(quán)利要求1所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟S1中檢測物靜止?fàn)顟B(tài)下，通過調(diào)整線激光器、光柵、單點陣面光電傳感器和檢測物間的角度差以保證光路中入射光束與經(jīng)檢測物反射光束間夾角成90°；所述步驟S3中所述振動角度計算分為以下步驟，

S3.1，計算衍射角，已知入射激光波長λ和光柵柵距d，通過衍射公式dsinθ＝λ計算出檢測物靜止時反射光線穿過光柵產(chǎn)生的第一級衍射條紋和第零級衍射條紋之間的衍射角θ；

S3.2，所述距離X和距離D與衍射角θ之間的三角函數(shù)關(guān)系為x＝Dtanθ；

S3.3，檢測物振動時相對于靜止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生的振動角度記為α，根據(jù)三角函數(shù)三角關(guān)系利用如下公式計算得出振動角度α：

3.如權(quán)利要求1所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟S3中所述振動頻率的計算為根據(jù)示波器測振信號周期波形的時間間隔t，由振動頻率f＝1/t即可得到檢測物振動頻率。

4.如權(quán)利要求1所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：將所述光柵置于高精度位移平臺之上；在檢測物表面設(shè)置鏡面反射配件，增強入射光的反射。

5.如權(quán)利要求1所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：步驟S2中當(dāng)檢測物振動，但還沒有調(diào)整光柵與單點陣面光電傳感器之間的距離時，僅有第零級衍射條紋在單點陣面光電傳感器上晃動，因此示波器波形中僅有對應(yīng)檢測物振動時反射光穿過光柵產(chǎn)生的第零級衍射條紋擺入擺出的周期特征峰U₀；當(dāng)調(diào)整光柵直至檢測物振動時反射光穿過光柵后產(chǎn)生的的第一級衍射條紋剛好進入單點陣面光電傳感器，示波器中除第零級衍射條紋對應(yīng)特征峰U₀，同時出現(xiàn)第一級衍射條紋對應(yīng)信號特征峰V₀；通過單點陣面光電傳感器接收光電信號在示波器上顯示的特征峰V₀判斷檢測物反射光穿過光柵后產(chǎn)生的第一級衍射條紋是否剛好進入單點陣面光電傳感器；之后通過觀察U₀和V₀判斷檢測物是否處于非正常振動狀態(tài)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：所述非正常振動狀態(tài)包括檢測物振動幅度非正常和檢測物振動頻率非正常。

7.如權(quán)利要求6所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：將檢測物正常振動時特征峰V₀峰值大小P為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)P變化值Δ_P≥0.1P或Δ_P≤-0.1P或P＝0時，檢測物處于振動幅度非正常狀態(tài)。

8.如權(quán)利要求6所述的一種激光非接觸式物體振動檢測及監(jiān)測方法，其特征在于：兩個特征峰U₀間隔時間為T,當(dāng)T變化值Δ_T≥0.01T或Δ_T≤-0.01T時，檢測物處于振動頻率非正常狀態(tài)。