激光多普勒振动测量技术简述

激光多普勒振动测量技术简述

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目录
1 振动测量的意义 3
1.1 振动的原理 3
1.2 振动的危害 3
1.3 振动测量的意义 4
2 振动测量方法简介 5
2.1 激光三角法 5
2.1.1 特点： 5
2.1.2 原理： 6
2.2 计算机视觉 7
2.2.1 分类 7
2.2.2 基于视频相位的振动测量方法 7
2.3 数字全息技术 9
2.3.1 特点： 9
2.3.2 原理： 10
2.4 激光多普勒技术 12
2.4.1 基本原理 12
3 激光多普勒测振技术发展现状 13
4 激光多普勒测振技术在工程中的应用 16
4.1 机械系统振动测量 16
4.2 农产品品质检测 16
4.3 运动轨迹测量 16
4.4 建筑物振动测量 16
参考文献 17

振动测量的意义
振动的原理
振动是一种动态的往复运动，机械物体都会在一定情况下振动，而机械振动发生的原因是由于机械结构在往复运动情况下的不平衡或者受力不均衡以及机械部件的碰撞等。
振动的位移：振动位移就是指质量物体运动的距离，在质量块振动时，就是质量物体上下的运动距离。位移的单位用 m 来表示。振动物体的速度以及加速度可以通过振动位移随时间的变化得到。如图 2.1 所示。可以是静态位移，可以是动态位移。通常我们测试的都是动态位移量。有角位移、线位移等。
振动的危害
对于安装有精密仪器且对振动敏感的区域比如：工厂、医院、实验室等区域，道路和铁路交通总是不可避免的穿过这些区域，当外界振动达到一定强度时，这些区域的精密仪器就会受影响而无法正常使用。比如微纳米实验室的光学测量仪器，其测量精度在微纳米级别，对外界环境的要求很高，几微米的位移偏差都可能使测量或者研制产品失败。或者比如 PM2.5 颗粒对环境的影响很大，如果在科研过程中需要对这些颗粒进行测量时，微米级别的振动都会对结果产生巨大影响。而北京的科研院所或者高校大都分布在距离地铁或者轨道交通较近的地方，在不采取减振措施的情况下，地铁经过时产生的振动位移，将会对科研院所高精密仪器设备的正常工作造成一些不良影响。
振动测量的意义
振动的测量是指在实验室或者振动现场对振动的响应、动态特性参数或者载荷识别等的测量。振动的响应包括振动系统的位移、速度、加速度以及振动实物的应变、应力等；振动的动态特性参数包括振动各阶模态频率、振动系统频率响应、模态阻尼以及振动的脉冲响应等；振动环境下的载荷识别则包括随机载荷、脉冲载荷以及地震谱、湍流、道路、海浪等频谱。 振动在测量时一般可以得到的原始数据量比较大，须经过数值处理，才能应用到工程设计中。测试得到的原始数据是时间历程的物理量，一般分为瞬态、随机、周期三种情况，通过对时域、频域和幅域等相关分析，可以得到表示振动响应的各种参数信息。
随着现代工程技术的飞速发展，特别是航空、航天、机械制造等技术的发展，需要对振动进行高精度测量，如对航空发动机叶片振动测量、火炮发射炮管振动测量、微机电系统振动测量等。振动测量是现代工程技术中重要的检测和分析手段，振动测量在交通、建筑、土木、环境保护、机械等领域也凸显出重要的作用。
振动测量的设备从接触式发展到非接触式，从单点测量发展到面扫描测量、三维方向振动测量，进而提出了三维扫描振动测量。

振动测量方法简介
激光三角法
特点：
传统的测振方法基于接触式压电式加速度传感器把振动信号转换成电信号，通过对输 入信号的处理分析，显示出振动的加速度、速度、位移值，如果测量质量较小物体的振动，附加的加速度传感器的质量往往会影响被测物体的振动，从而产生测量误差。随着工业测量领域的不断扩展，测量精度以及测量速度的不断提高，传统的接触式测量已经无法满足工业界的需求，设计和开发新型的非接触式、高精度、实时性的测振技术一直是工程科学和技术领域中的重要课题和任务。激光测振利用光学普遍的折射、反射效应，以传感器的激光束作为发射光源，对振动着的被测体进行点测、线测（二维测量）或三维测量（轮廓测量），同时把收集的测量数据经过内置软件的一系列算法处理，得出被测体振动的相关参数的方法。激光测振基于光学干涉原理，采用非接触式的测量方式，可以应用在许