一种振动测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种振动测试系统，包括：激光器，CCD线阵传感器，与CCD线阵传感器相连的数据采集装置，以及与数据采集装置相连的上位机，其中：激光器，用于按照预设角度向被测对象发射光线，光线经过被测对象反射后照射在CCD线阵传感器上；CCD线阵传感器，用于检测被测对象振动前后光线照射在自身的不同位置，并将生成的表示该不同位置的位置信号发送给数据采集装置；数据采集装置，用于将接收的位置信号转换为位置数据，并将位置数据发送给上位机；上位机，用于基于接收的位置数据和该预设角度，确定被测对象的振动位移。采用本方案，提高了在强电磁场环境下长距离进行振动测试的测试效果。
【专利说明】一种振动测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及振动测试检测【技术领域】，尤其涉及一种振动测试系统。
【背景技术】
[0002]在众多的工程领域中，机械振动和动力学的测量日益突出，已经成为机械、结构产品研究设计、维护等不可或缺的一种手段。而振动传感器的选择是振动测量中首要考虑的问题。
[0003]目前，传统的振动测量方式分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量可以分为以下几类:压电式，电阻式，电动式等。而在有些特定的环境下接触测量很难实现，而对于非接触测量如传统的电涡流式传感器、电感式传感器易受到电磁场的干扰。
[0004]光纤振动传感器是一种新型的非接触振动传感装置，不受电磁场的干扰而且精度也很高，但是光纤振动传感器虽然为非接触测量，对于测量距离也有一定要求，通常探头距被测物体表面距离不能太远，一般为厘米级别。
[0005]目前，在实际应用中，经常需要对电接触试验装置的关键结构的瞬态振动进行测量，这是由于电接触实验装置的接触线与受电弓之间的相互作用决定了供电可靠性以及供电质量，高速时由受电弓与接触网构成的受电弓-接触网系统中参数变化会弓I起接触线与受电弓之间动态性能的剧烈变化，弓网的剧烈振动使得弓网分离产生电弧，也可能引起电能传输中断。
[0006]因此，通过对电接触试验装置的关键结构的瞬态振动进行测量，了解弓网结构的振动情况、优化弓网参数，来保证弓网运行平稳性，对提高受流质量具有十分重大的意义。
[0007]然而，电接触实验装置通常用在强电磁场环境中，所以使用现有的振动测试设备和方法，要么受限于强电磁场环境，要么受限于测试距离，从而导致测试效果较差。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供一种振动测试系统，用以解决现有技术中存在的在强电磁场环境下长距离进行振动测试的测试效果较差的问题。
[0009]本发明实施例提供一种振动测试系统，包括:
[0010]激光器，电荷耦合元件CCD线阵传感器，与所述CCD线阵传感器相连的数据采集装置，以及与所述数据采集装置相连的上位机，其中:
[0011]所述激光器，用于按照预设角度向被测对象发射光线，所述光线经过所述被测对象反射后照射在所述CCD线阵传感器上；
[0012]所述CCD线阵传感器，用于检测所述被测对象振动前后所述光线照射在自身的不同位置，并将生成的表示所述位置的位置信号发送给所述数据采集装置；
[0013]所述数据采集装置，用于将接收所述位置信号转换为位置数据，并将所述位置数据发送给所述上位机；
[0014]所述上位机，用于基于所述位置数据和所述预设角度，确定所述被测对象的振动位移。
[0015]进一步的，还包括:反光镜片；
[0016]所述反光镜片贴于所述被测对象表面，用于将所述激光器发射到自身的光线，反射到所述C⑶线阵传感器上。
[0017]进一步的，所述上位机，具体用于基于所述位置数据，确定所述被测对象振动前后所述光线照射在所述CCD线阵传感器的不同位置之间距离；根据所述距离和所述预设角度，确定所述被测对象的振动位移。
[0018]进一步的，所述数据采集装置，还用于在所述激光器向被测对象发射光线之前，为所述CCD线阵传感器的驱动模块上电；
[0019]所述CCD线阵传感器，具体用于在自身的所述驱动模块上电后，生成驱动时钟脉冲，并通过所述驱动时钟脉冲，检测所述被测对象振动前后所述光线照射在自身的光敏面的不同位置。
[0020]本发明实施例还提供一种振动测试系统，包括:
[0021]激光器，位移放大装置，电荷耦合元件CCD线阵传感器，与所述CCD线阵传感器相连的数据采集装置，以及与所述数据采集装置相连的上位机，其中:
[0022]所述激光器，用于按照预设角度向被测对象发射光线，所述光线经过所述被测对象反射后，经过所述位移放大装置改变照射路径后，照射在所述CCD线阵传感器上；
[0023]所述CCD线阵传感器，用于检测所述被测对象振动前后所述光线经过所述位移放大装置后，照射在自身的不同位置，并将生成的表示所述位置的位置信号发送给所述数据采集装置；
[0024]所述数据采集装置，用于将接收所述位置信号转换为位置数据，并将所述位置数据发送给所述上位机；
[0025]所述上位机，用于基于所述位置数据和所述预设角度，以及所述位移放大装置的放大倍数，确定所述被测对象的振动位移。
[0026]进一步的，还包括:反光镜片；
[0027]所述反光镜片贴于所述被测对象表面，用于将所述激光器发射到自身的光线，反射到所述C⑶线阵传感器上。
[0028]进一步的，所述上位机，具体用于基于所述位置数据，确定所述被测对象振动前后所述光线经过所述位移放大装置后，照射在所述CCD线阵传感器的不同位置之间距离；根据所述距离和所述预设角度，以及所述位移放大装置的放大倍数，确定所述被测对象的振动位移。
[0029]进一步的，所述数据采集装置，还用于在所述激光器向被测对象发射光线之前，为所述CCD线阵传感器的驱动模块上电；
[0030]所述CCD线阵传感器，具体用于在自身的所述驱动模块上电后，生成驱动时钟脉冲，并通过所述驱动时钟脉冲，检测所述被测对象振动前后所述光线经过所述位移放大装置后，照射在自身的光敏面的不同位置。
[0031]本发明有益效果包括:
[0032]使用本发明实施例提供的振动测试系统进行振动测试时，是通过CCD线阵传感器检测被测对象振动前后所反射的光线照射在自身的不同位置，进而由数据采集装置将CCD线阵传感器生成的位置信号转换为位置数据，再由上位机基于该位置数据确定被测对象的振动位移。由于CCD线阵传感器不受强电磁场的干扰，所以本发明实施例提供的振动测试系统可应用于强电磁场环境，并且，由于是基于被测对象振动前后所反射的光线照射的不同位置，确定被测对象的振动位移，所以可以使得在测试时不受距离的限制，可以长距离的进行振动测试，进而相比现有技术，提高了在强电磁场环境下长距离进行振动测试的测试效果。
[0033]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0035]图1为本发明实施例1提供的振动测试系统的结构示意图；
[0036]图2为本发明实施例2提供的振动测试系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]为了给出提高在强电磁场环境下长距离进行振动测试的测试效果的实现方案，本发明实施例提供了一种振动测试系统，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]实施例1:
[0039]本发明实施例1提供一种振动测试系统，如图1所示，包括:
[0040]激光器11,电荷稱合元件(CO), Charge-coupled Device)线阵传感器12,与CO)线阵传感器12相连的数据采集装置13，以及与数据采集装置13相连的上位机14，其中:
[0041]激光器11，用于按照预设角度向被测对象15发射光线，光线经过被测对象15反射后照射在(XD线阵传感器12上；
[0042]C⑶线阵传感器12，用于检测被测对象15振动前后光线照射在自身的不同位置，并将生成的表示该不同位置的位置信号发送给数据采集装置13 ；
[0043]数据采集装置13，用于将接收的位置信号转换为位置数据，并将位置数据发送给上位机14 ；
[0044]上位机14，用于基于接收的位置数据和该预设角度，确定被测对象15的振动位移。
[0045]本发明实施例1中，在使用上述图1所示的振动测试系统进行振动测试时，可以先通过数据采集装置13为(XD线阵传感器12的驱动模块上电，(XD线阵传感器12在自身的驱动模块上电后，生成驱动时钟脉冲，用于后续检测光线照射在自身的光敏面的位置。
[0046]在对CCD线阵传感器12的驱动模块上电后，即可以触发激光器11按照预设角度向被测对象15发射光线，光线经过被测对象15反射后照射在CCD线阵传感器12上，CCD线阵传感器12通过已生成的驱动时钟脉冲，检测被测对象15振动前后光线照射在CCD线阵传感器12的光敏面的不同位置。
[0047]CCD线阵传感器12检测到光线照射在自身的光敏面的不同位置后，将生成表示该不同位置的位置信号，并将生成的该位置信号发送给数据采集装置13。
[0048]数据采集装置13在接收到该位置信号后，对该位置信号进行模数转换，将该位置信号转换为位置数据，该位置数据可以表示光线照射在CCD线阵传感器12的光敏面的位置，并将该位置数据发送给上位机14。
[0049]本发明实施例1中，该数据采集装置13可以为DSP(数字信号处理，DigitalSignal Processing)设备。
[0050]上位机14在接收到该位置数据后，及可以基于该位置数据和激光器11发射的光线照射在被测对象15上的预设角度，确定被测对象15的振动位移。
[0051]具体可以可以先基于接收的位置数据，确定被测对象15振动前后光线照射在CCD线阵传感器12的不同位置之间距离，然后根据该距离和该预设角度，确定被测对象15的振动位移。
[0052]以图1中所示为例，激光器11发射的光线照射在被测对象15上的预设角度为α，被测对象15振动前，光线照射在被测对象15上的位置为ol点，光线经被测对象15反射后，照射在CCD线阵传感器12的光敏面的位置为a点，被测对象15振动后，光线照射在被测对象15上的位置为o2点，光线经被测对象15反射后，照射在CCD线阵传感器12的光敏面的位置为b点，且a点与b点之间的距离为d，则可以采用如下公式计算被测对象15的振动位移h:
[0053]h = d/2tan α
[0054]本发明实施例1提供的上述振动测试系统，进一步的，还可以包括反光镜片16，当被测对象15无法反射激光器11发射的光线时，可以将反光镜片16贴于被测对象15的表面，用于将激光器11发射到反光镜片16的光线，反射到CCD线阵传感器12上。
[0055]采用本发明实施例1提供的上述振动测试系统，可以在强电磁场环境下，对电接触实验装置的关键结构的瞬态振动进行测量，由于CCD线阵传感器不受强电磁场的干扰，所以可以即便应用于强电磁场环境下，仍然能够实现准确的测量；并且，由于是基于被测对象振动前后所反射的光线照射的不同位置，确定被测对象的振动位移，所以可以使得在测试时不受距离的限制，即可以长距离的进行振动测试，进而相比现有技术，提高了在强电磁场环境下长距离进行振动测试的测试效果。
[0056]实施例2:
[0057]本发明实施例2提供一种振动测试系统，如图2所示，包括:
[0058]激光器21，位移放大装置22，CXD线阵传感器23，与CXD线阵传感器23相连的数据采集装置24，以及与数据采集装置24相连的上位机25，其中:
[0059]激光器21，用于按照预设角度向被测对象26发射光线，光线经过被测对象26反射后，经过位移放大装置22改变照射路径后，照射在CXD线阵传感器上23 ；
[0060]CXD线阵传感器23，用于检测被测对象26振动前后光线经过位移放大装置22后，照射在自身的不同位置，并将生成的表示该不同位置的位置信号发送给数据采集装置24 ；
[0061]数据采集装置24，用于将接收的位置信号转换为位置数据，并将位置数据发送给上位机25 ；
[0062]上位机25，用于基于接收的位置数据和该预设角度，以及位移放大装置22的放大倍数，确定被测对象26的振动位移。
[0063]本发明实施例2中，在使用上述图2所示的振动测试系统进行振动测试时，可以先通过数据采集装置24为CXD线阵传感器23的驱动模块上电，CXD线阵传感器23在自身的驱动模块上电后，生成驱动时钟脉冲，用于后续检测光线经过位移放大装置22后照射在自身的光敏面的位置。
[0064]在对CCD线阵传感器23的驱动模块上电后，即可以触发激光器21按照预设角度向被测对象26发射光线，光线经过被测对象26反射后，经过位移放大装置22改变照射路径后，照射在CXD线阵传感器23上，CXD线阵传感器23通过已生成的驱动时钟脉冲，检测被测对象26振动前后光线经过位移放大装置22后，照射在CCD线阵传感器23的光敏面的不同位置。
[0065]CCD线阵传感器23检测到光线照射在自身的光敏面的不同位置后，将生成表示该不同位置的位置信号，并将生成的该位置信号发送给数据采集装置24。
[0066]数据采集装置24在接收到该位置信号后，对该位置信号进行模数转换，将该位置信号转换为位置数据，该位置数据可以表示光线照射在CCD线阵传感器23的光敏面的位置，并将该位置数据发送给上位机25。
[0067]本发明实施例2中，该数据采集装置24可以为DSP(数字信号处理，DigitalSignal Processing)设备。
[0068]上位机25在接收到该位置数据后，及可以基于该位置数据和激光器21发射的光线照射在被测对象26上的预设角度，以及位移放大装置22的放大倍数，确定被测对象26的振动位移。
[0069]具体可以可以先基于接收的位置数据，确定被测对象26振动前后光线经过位置放大装置22后，照射在CCD线阵传感器23的不同位置之间距离，然后根据该距离和该预设角度，以及位移放大装置22的放大倍数，确定被测对象26的振动位移。
[0070]以图2中所示为例，激光器21发射的光线照射在被测对象26上的预设角度为β，被测对象26振动前，光线照射在被测对象26上的位置为pi点，光线经被测对象26反射后，且经过位置放大装置22后，照射在CXD线阵传感器23的光敏面的位置为e点，被测对象26振动后，光线照射在被测对象26上的位置为p2点，光线经被测对象26反射后，且经过位置放大装置22后，照射在CXD线阵传感器23的光敏面的位置为f点，且e点与f点之间的距离为k，且位置放大装置22的放大倍数为C，则可以采用如下公式计算被测对象26的振动位移h:
[0071]h = k/2ctan β
[0072]本发明实施例2提供的上述振动测试系统，进一步的，还可以包括反光镜片27，当被测对象26无法反射激光器21发射的光线时，可以将反光镜片27贴于被测对象26的表面，用于将激光器21发射到反光镜片27的光线，经过位移放大装置22后，反射到CCD线阵传感器23上。
[0073]采用本发明实施例2提供的上述振动测试系统，可以在强电磁场环境下，对电接触实验装置的关键结构的瞬态振动进行测量，由于CCD线阵传感器不受强电磁场的干扰，所以可以即便应用于强电磁场环境下，仍然能够实现准确的测量；并且，由于是基于被测对象振动前后所反射的光线照射的不同位置，确定被测对象的振动位移，所以可以使得在测试时不受距离的限制，即可以长距离的进行振动测试，进而相比现有技术，提高了在强电磁场环境下长距离进行振动测试的测试效果。
[0074]并且，由于光线在经过被测对象反射后，经过位移放大装置改变光线路径后，能放大被测对象振动前后，光线照射在CCD线阵传感器上的不同位置之间的距离，从而使得后续根据该距离确定被测对象的振动位移时，得到更准确的结果。
[0075]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种振动测试系统，其特征在于，包括: 激光器，电荷耦合元件CCD线阵传感器，与所述CCD线阵传感器相连的数据采集装置，以及与所述数据采集装置相连的上位机，其中: 所述激光器，用于按照预设角度向被测对象发射光线，所述光线经过所述被测对象反射后照射在所述CCD线阵传感器上； 所述CCD线阵传感器，用于检测所述被测对象振动前后所述光线照射在自身的不同位置，并将生成的表示所述位置的位置信号发送给所述数据采集装置； 所述数据采集装置，用于将接收所述位置信号转换为位置数据，并将所述位置数据发送给所述上位机； 所述上位机，用于基于所述位置数据和所述预设角度，确定所述被测对象的振动位移。
2.如权利要求1所述的振动测试系统，其特征在于，还包括:反光镜片； 所述反光镜片贴于所述被测对象表面，用于将所述激光器发射到自身的光线，反射到所述C⑶线阵传感器上。
3.如权利要求1或2所述的振动测试系统，其特征在于，所述上位机，具体用于基于所述位置数据，确定所述被测对象振动前后所述光线照射在所述CCD线阵传感器的不同位置之间距离；根据所述距离和所述预设角度，确定所述被测对象的振动位移。
4.如权利要求1或2所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集装置，还用于在所述激光器向被测对象发射光线之前，为所述CCD线阵传感器的驱动模块上电； 所述CCD线阵传感器，具体用于在自身的所述驱动模块上电后，生成驱动时钟脉冲，并通过所述驱动时钟脉冲，检测所述被测对象振动前后所述光线照射在自身的光敏面的不同位置。
5.—种振动测试系统,其特征在于,包括: 激光器，位移放大装置，电荷耦合元件CCD线阵传感器，与所述CCD线阵传感器相连的数据采集装置，以及与所述数据采集装置相连的上位机，其中: 所述激光器，用于按照预设角度向被测对象发射光线，所述光线经过所述被测对象反射后，经过所述位移放大装置改变照射路径后，照射在所述CCD线阵传感器上； 所述CCD线阵传感器，用于检测所述被测对象振动前后所述光线经过所述位移放大装置后，照射在自身的不同位置，并将生成的表示所述位置的位置信号发送给所述数据采集装置； 所述数据采集装置，用于将接收所述位置信号转换为位置数据，并将所述位置数据发送给所述上位机； 所述上位机，用于基于所述位置数据和所述预设角度，以及所述位移放大装置的放大倍数，确定所述被测对象的振动位移。
6.如权利要求1所述的振动测试系统，其特征在于，还包括:反光镜片； 所述反光镜片贴于所述被测对象表面，用于将所述激光器发射到自身的光线，反射到所述C⑶线阵传感器上。
7.如权利要求5或6所述的振动测试系统，其特征在于，所述上位机，具体用于基于所述位置数据，确定所述被测对象振动前后所述光线经过所述位移放大装置后，照射在所述CCD线阵传感器的不同位置之间距离；根据所述距离和所述预设角度，以及所述位移放大装置的放大倍数，确定所述被测对象的振动位移。
8.如权利要求5或6所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集装置，还用于在所述激光器向被测对象发射光线之前，为所述CCD线阵传感器的驱动模块上电； 所述CCD线阵传感器，具体用于在自身的所述驱动模块上电后，生成驱动时钟脉冲，并通过所述驱动时钟脉冲，检测所述被测对象振动前后所述光线经过所述位移放大装置后，照射在自身的光敏面的不同位置。
【文档编号】G01H9/00GK104457959SQ201410734330
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】温银堂, 张玉燕, 王洪斌, 王洪瑞, 王振春, 战再吉, 周航 申请人:燕山大学