一种基于手机的便携式激光测振仪及其方法与流程

本发明属于激光精密测量技术领域，特别是一种基于手机的便携式激光测振仪及其方法。

背景技术：

振动的测量一直作为一种重点技术在开发，尤其是非接触式振动测量技术，其中以激光测振仪最为成熟。激光测振仪是基于光学干涉原理，采用非接触式的测量方式，可以应用在许多其他测振方式无法测量的任务中。频率和相位响应都十分出色，足以满足高精度、高速测量的应用。使用非接触测量方式，还可以检测液体表面或者非常小物体的振动，同时，还可以弥补接触式测量方式无法测量大幅度振动的缺陷。相关介绍详见1991年晏素平发表于《现代科学仪器》的文章《振动测量用的激光多普勒测振仪》。

为了使振动测量更加快捷、易操作，便携式激光测振仪的应用越来越普遍，常见的便携式激光测振仪系统通常由激光测振仪与笔记本电脑组成，测振仪可实现高低通滤波，实现模拟信号和数字信号的输出，模拟速度信号可输出至常规的模拟信号处理器和数据存取单元，数字信号可传输给先进的数字信号输入记录单元或信号分析装置。

但是，现有的激光测振仪系统包含激光测振仪和用于数据分析的笔记本电脑等设备，携带不便，在一定程度上限制了其进一步的发展与应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、稳定可靠的基于手机的便携式激光测振仪及其方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于手机的便携式激光测振仪，包括相互连接的智能手机和激光仪，所述智能手机包括参数设置模块、数据采集模块和分析处理模块；所述激光仪包括激光传感器、滤波器和模数转换器；

所述智能手机的参数设置模块对激光仪进行参数设置，所述激光传感器采集被测结构件的振动信息，并将采集的振动信息转换为电信号输入滤波器进行抗混滤波，滤波后的电信号经过模数转换器转换为数字信号；智能手机的数据采集模块采集该数字信号，并输入至分析处理模块进行处理，得到被测结构件的振动信息并通过智能手机的屏幕进行显示。

进一步地，所述参数设置模块所设置的参数包括激光仪的量程以及频带宽度。

进一步地，所述激光传感器包括顺次连接的激光器、检测器和测量电路；所述激光器发射激光照射到待测结构件上，待测结构件表面入射激光和反射激光发生干涉，产生携带有振动信息的多普勒频移信号，检测器接收该多普勒频移信号，并输入测量电路转换为电信号。

进一步地，所述分析处理模块对所得的速度数字信号进行微分运算处理，得到加速度信号；并且对所得时域信号进行快速Fourier变换，得到相应的频域信号。

进一步地，所述智能手机和激光仪通过数据线连接。

一种基于手机的便携式激光测振方法，基于相互连接的智能手机和激光仪，具体步骤如下：

步骤1，在所述智能手机中构建参数设置模块、数据采集模块和分析处理模块；所述激光仪包括激光传感器、滤波器和模数转换器；

步骤2，通过智能手机的参数设置模块发出指令，激光传感器采集被测结构件的振动信息，并将采集的振动信息转换为电信号输入滤波器进行抗混滤波，滤波后的电信号经过模数转换器转换为数字信号；

步骤3，智能手机的数据采集模块采集该数字信号，并输入至分析处理模块进行处理，得到被测结构件的振动信息并通过智能手机的屏幕进行显示。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：由于激光仪体积较小，便于携带，而手机性能较为强大，可以满足使用要求，又随身携带，所以此激光测振系统小巧方便，快捷易操作，给振动测量带来很大便利。

附图说明

图1是本发明基于手机的便携式激光测振仪的结构示意图。

图2是本发明基于手机的便携式激光测振仪的系统框图。

具体实施方式

本发明便携式激光测振仪，通过激光仪结合手机软件，实现振动的测量。下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

结合图1～2，本发明基于手机的便携式激光测振仪，包括相互连接的智能手机和激光仪，所述智能手机包括参数设置模块、数据采集模块和分析处理模块；所述激光仪包括激光传感器、滤波器和模数转换器；

所述智能手机的参数设置模块对激光仪进行参数设置，所述激光传感器采集被测结构件的振动信息，并将采集的振动信息转换为电信号输入滤波器进行抗混滤波，滤波后的电信号经过模数转换器转换为数字信号；智能手机的数据采集模块采集该数字信号，并输入至分析处理模块进行处理，得到被测结构件的振动信息并通过智能手机的屏幕进行显示。

进一步地，所述参数设置模块所设置的参数包括激光仪的量程以及频带宽度。

进一步地，所述激光传感器包括顺次连接的激光器、检测器和测量电路；所述激光器发射激光照射到待测结构件上，待测结构件表面入射激光和反射激光发生干涉，产生携带有振动信息的多普勒频移信号，检测器接收该多普勒频移信号，并输入测量电路转换为电信号。

进一步地，所述分析处理模块对所得的速度数字信号进行微分运算处理，得到加速度信号；并且对所得时域信号进行快速Fourier变换，得到相应的频域信号。

进一步地，所述智能手机和激光仪通过数据线连接。

一种基于手机的便携式激光测振方法，基于相互连接的智能手机和激光仪，具体步骤如下：

步骤1，在所述智能手机中构建参数设置模块、数据采集模块和分析处理模块；所述激光仪包括激光传感器、滤波器和模数转换器；

步骤2，通过智能手机的参数设置模块发出指令，激光传感器采集被测结构件的振动信息，并将采集的振动信息转换为电信号输入滤波器进行抗混滤波，滤波后的电信号经过模数转换器转换为数字信号；

步骤3，智能手机的数据采集模块采集该数字信号，并输入至分析处理模块进行处理，得到被测结构件的振动信息并通过智能手机的屏幕进行显示。

实施例1

本实施例中的激光测振仪由激光仪和智能手机组成，激光仪包含激光传感器、滤波器和模数转换器；手机用于安装相关软件，进行参数的设置和数据的分析处理。软件集成于激光仪，激光仪与手机通过数据线相连后，手机安装软件，操作手机软件，发出指令，激光传感器中的激光器发出激光，并由检测器接收将频移信号转换为电信号，再经测量电路部分处理，转化为与振动速度相对应的电信号，电信号再经过抗混滤波、采样、A/D转换等信号处理后，输出速度数字信号，传送到智能手机。智能手机中的数据采集模块进行数据采集，分析处理模块充分利用现代智能手机较高的性能进行实时数据处理分析，快速便捷地得到振动的相关信息，具体如下：

(1)智能手机

智能手机与激光仪通过数据线连接，安装手机软件，通过软件进行相关操作。

(2)激光仪

激光仪的核心是高精度激光干涉仪，由激光传感器和信号处理器组成，激光传感器由激光器、检测器和测量电路组成，信号处理器主要包括滤波器和模数转换器。激光器发射激光照射到待测目标上，检测器接收目标反射激光，将干涉产生的携带有振动信息的多普勒频移信号转换为电信号，经测量电路、信号处理器运算处理，输出数字信号。

(3)操作过程

相关软件集成于激光仪，激光仪连接智能手机数据接口，安装软件。打开手机软件，根据要求，设定量程等测量参数，发出指令，激光器发出激光，照射待测目标，并接收反射激光，激光仪中的激光传感器、滤波器、模数转换器进行信号处理，利用手机软件采集数据，进行实时处理分析，得到被测结构件的振动信息并通过智能手机的屏幕进行显示。

综上，本发明激光测振系统小巧方便，快捷易操作，给振动测量带来很大便利。