一种基于磁场的微振动测量装置及其测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微振动测量技术领域，尤其涉及一种基于磁场的微振动测量装置以及 一种基于磁场的微振动测量方法。
【背景技术】
[0002] 在当今社会中，振动测量仪已经广泛应用于社会生产的各个方面，其可用于测量 振动速度，加速度和位移值。而在当前市面上绝大部分的振动测量仪是轴承结构的，测得的 振动信号则包含了工件的振动，因而工件的振动是产生噪声的主要来源。轴承的振动噪声 综合反映轴承的动态性能及质量水平。再有就是现有技术水平的振动测量仪精度偏低。而 在制造工业，航空航天工业以及国防军事工业中，越来越需要精密和超精密的加工测量，因 此现有许多技术水平无法满足高精度，高稳平台的需求。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于磁场的微振动测量装置，包括：
[0004] 两个以上的磁通门传感器和控制处理电路；
[0005] 每个所述磁通门传感器中均设有相互对应的激励线圈和感应线圈；
[0006] 所述控制处理电路中包括：激励信号产生模块，选频放大模块、相敏整流模块、平 滑滤波模块、环境磁场获取模块、振动数据统计模块；
[0007] 所述激励信号产生模块用于产生激励信号；
[0008] 磁通门传感器中每个激励线圈均与所述激励信号产生模块连接，用于根据接收到 的激励信号，产生激励磁场信号；
[0009] 所述感应线圈用于接收混合磁场信号，并根据该混合磁场信号产生感应电流信 号，所述混合磁场信号由对应的激励线圈所产生的激励磁场信号和外部的环境磁场信号混 合而成；
[0010] 所述选频放大模块与所述感应线圈相连接，用于对接收到感应电流信号进行选频 放大，得到感应电流信号的二次谐波信号；
[0011] 所述相敏整流模块与所述选频放大模块相连接，用于对二次谐波信号进行整流电 路，并进行信号翻转；
[0012] 所述平滑滤波模块与所述相敏整流模块相连接，用于对经过翻转的二次谐波信号 进行平滑滤波，得到直流信号；
[0013] 所述环境磁场获取模块与所述平滑滤波模块相连接，用于将直流信号乘以预定的 标定系数，得到环境磁场数据；
[0014] 所述振动数据统计模块与所述环境磁场获取模块相连接，用于接收所有磁通门传 感器所对应的环境磁场数据，利用小波分析找出每段环境磁场数据中的微振动数据段，将 相同时间段内的两段微振动数据段进行比较，得到两段微振动数据段之间的磁场差，再通 过该磁场差计算得到两对应磁通门传感器之间的微振动角度。
[0015] 进一步，所述控制处理电路中设有反馈调节模块，所述反馈调节模块分别与所述 平滑滤波模块和所述感应线圈连接，用于将平滑滤波模块中的直流信号与所述感应线圈所 产生的感应电流信号相减得到信号差值，并根据该信号差值对感应线圈所产生的感应电流 信号进行负反馈调节。
[0016] 进一步，所述激励信号产生模块与激励线圈之间依次连接有：功率放大模块、谐振 丰吴块；
[0017] 所述功率放大模块与所述激励信号产生模块相连接，用于对激励信号的功率进行 放大；
[0018] 所述谐振模块分别与所述功率放大模块和所述激励线圈相连接，用于对经过功率 放大后的激励信号进行谐振处理，并将经过谐振处理的激励信号输送至激励线圈。
[0019] 进一步，本发明还包括：数据输出模块，所述数据输出模块与所述振动数据统计模 块连接，所述数据输出模块用于进行数据输出，其还包括显示屏，所述显示屏用于对微振动 角度进行显示。
[0020] 进一步，所述激励线圈由两个正交的线圈或三个相互正交的线圈组成，所述感应 线圈由三组线圈组成。
[0021] 本发明一种基于磁场的微振动测量方法，包括：
[0022] 产生激励信号；
[0023] 所述激励信号分别传输到两个以上的磁通门传感器中，所述磁通门传感器中的激 励线圈根据接收到的激励信号，分别产生激励磁场信号；
[0024] 所述磁通门传感器中的感应线圈接收处于同一磁通门传感器中的激励信号所产 生的激励磁场信号和外部的环境磁场信号，并根据该激励磁场信号和环境磁场信号所叠加 成的混合磁场信号产生感应电流信号；
[0025] 对所述感应电流信号进行选频放大，得到感应电流信号的二次谐波信号；
[0026] 对二次谐波信号进行整流电路，并在信号翻转后进行平滑滤波，得到直流信号；
[0027] 将直流信号乘以预定的标定系数，得到每个磁通门传感器的环境磁场数据；
[0028] 利用小波分析找出每段环境磁场数据中的微振动数据段，将两个磁通门传感器中 相同时间段内的微振动数据段进行比较，得到两段微振动数据段之间的磁场差，再通过该 磁场差计算得到两对应磁通门传感器之间的微振动角度。
[0029] 进一步，所述对二次谐波信号进行整流电路，并在信号翻转后进行平滑滤波，得到 直流信号之后包括：
[0030] 将直流信号与所述感应电流信号相减得到信号差值，并根据该信号差值对感应电 流信号的大小进行负反馈调节。
[0031] 进一步，所述根据该信号差值对感应电流信号的大小进行负反馈调节包括：
[0032] 判断信号差值的正负，若信号差值为负值，则相应的增加感应电流信号；若信号差 值为正值，则相应的减少感应电流信号，直到该信号差值等于零为止。
[0033] 进一步，所述产生激励信号之后包括：
[0034] 对激励信号的功率进行放大；
[0035] 在激励信号经过功率放大后进行谐振处理，并将经过谐振处理的激励信号输送至 激励线圈。
[0036] 进一步，所述产生激励信号之前包括：
[0037] 将磁通门传感器与待测物体进行固定。
[0038] 进一步，所述通过该磁场差计算得到两对应磁通门传感器之间的微振动角度之后 包括：
[0039] 对微振动角度进行显示。
[0040] 进一步，所述通过该磁场差计算得到两对应磁通门传感器之间的微振动角度包 括：
[0041] 通过将该磁场差乘以预定的正比例函数，从而计算得到两对应磁通门传感器之间 的微振动角度。
[0042] 进一步，所述激励信号为矩形波信号。
[0043] 进一步，所述磁通门传感器两两之间相互隔开。
[0044] 本发明利用磁通门磁强计测量振动产生的磁场变化，其能完全消除由于测量工件 自身的振动而带入的噪声，使测量得到的信号更加精准，其容易分析；且磁通门磁强计通过 测量磁场的变化得到相应的振动参数，其并不需要自己产生物理量，而是直接通过测量地 球上的磁场得到，这样的处理方法不仅精度高，测量到的数据质量更好。
【附图说明】
[0045]图1为本发明的测量装置中的一个实施例的逻辑结构示意图；
[0046]图2为本发明的测量装置中的另一个实施例的逻辑结构示意图；
[0047]图3为本发明的测量方法中的一个实施例的工作流程示意图；
[0048]图4为本发明的测量方法中的另一个实施例的工作流程示意图；
[0049] 图5为本发明微振动监测的数据结果示意图；
[0050]图6为本发明一个实施例中微振动角度的计算原理示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0052] 请参阅图1、图2,本发明一个实施例提供一种基于磁场的微振动测