CN103364068B - 振动测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种振动测量装置及方法，利用振动感应单元感应振动状态，并发射光源发射器发出的光束，利用采集单元采集所述振动感应单元反射的光束，并将采集到的光信号转换为电信号，根据所述反射光束对应的电信号解析得到振动方向及振幅大小。具体的，当有振动传来时，所述振动感应单元产生相应的形变，反射出去的光束也会相应产生位移，根据所述反射光束的位移变化判断出振动方向及振幅大小。所述振动感应单元由于感应到的振动产生微小形变时，反射出去的光束将会产生较大的位移变化量，相当于将振动感应单元感应到的振动情况进行放大，从而实现对振动情况的精确采集，进而提高了振动测量的精确度。

Description

振动测量装置及方法

技术领域

本申请涉及振动测量技术领域，特别是涉及一种振动测量装置及方法。

背景技术

目前，振动测量装置的精度一直不够精确，从而影响了振动测量装置的推广。

比如，由于振动测量精度的局限性，使得现有的动圈式话筒录音不精确，从而对语音识别技术带来限制。具体的，动圈式话筒的工作原理如下，当声波使所述动圈式话筒上的振膜产生振动，连接在所述振膜上的线圈跟随所述振膜一起振动，线圈在磁场中振动产生采集电流，采集电流的大小和防线都在变化，振幅和频率由声波决定，该采集电流经扩音器放大后传给扬声器，最终从扬声器中发出放大后的声音。由于所述线圈设置在所述振膜上的某些位置，只能采集到振膜特定位置的振动信息，并不能完全反应振膜的振动情况。此外，将线圈设置在所述振膜上，增加了振膜的重量，从而使振膜的振幅产生误差，使得采集信号不精确；现有的另一种钢球振动传感器，通过检测振动时钢球所产生的振动情况，此种振动测量方式也同样存在钢球影响振膜振幅的现象，因此，同样存在采集信号不精确的现象。

通过对现有技术的研究，发明人发现：现有的振动测量方式均存在采集信号精度差的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种振动测量装置及方法，以提高振动采集的精度，技术方案如下：

本申请提供一种振动测量装置，包括：振动感应单元、光源发射器、采集单元和处理单元，其中：

所述光源发射器，用于向所述振动感应单元发射光束；

所述振动感应单元，用于感应振动状态，且该振动感应单元上设置有反光层，用于反射发射到该振动感应单元上的光束；

所述采集单元，用于采集经所述振动感应单元反射的反射光束的位置信息；

所述处理单元，用于根据所述采集单元采集到的所述位置信息，解析得到所述振动感应单元的振动信息。

优选的，所述振动感应单元为振膜，在该振膜朝向所述激光发射器的一面镀有反光层。

优选的，上述振动测量装置还包括：设置在所述光源发射器与所述振动感应单元之间的掩模单元，用于将所述光源发射器发射出的光束转换为一组编码光。

优选的，所述处理单元进一步用于：

根据采集到的所述振动感应单元上相邻两点的位置信息偏移量，解析得到其中所述相邻两点中一个点的位置信息及角度信息；

依据所述振动感应单元上所有点的位置信息及角度信息，解析得到所述振动感应单元上预设点的振动信息。

优选的，所述光源发射器为激光发射器。

本申请还提供一种振动测量方法，该方法包括：

通过振动感应单元感应振动状态，并反射光源发射器发射的光束；

利用采集单元采集经过所述振动感应单元反射后的反射光束的位置信息；

采用处理单元接收所述位置信息解析得到所述振动感应单元感应到的振动信息。

优选的，所述解析出所述振动感应单元感应到的振动信息具体包括：

根据采集到的所述振动感应单元上相邻两点的位置信息偏移量，解析得到其中所述相邻两点中一个点的位置信息及角度信息；

依据所述振动感应单元上所有点的位置信息及角度信息，解析得到所述振动感应单元上预设点的振动信息。

优选的，在通过振动感应单元反射光源发射器发射的光束之前，将光源发射器发射的光束转换为编码光。

优选的，所述反射光源发射器发射的光束具体为：

利用设置在所述振动感应单元上的反光层反射所述光源发射器发射的光束。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述振动测量装置及方法利用振动感应单元感应振动状态，并发射光源发射器发出的光束，利用采集单元采集所述振动感应单元反射的光束，并将采集到的光信号转换为电信号，根据所述反射光束对应的电信号解析得到振动方向及振幅大小。具体的，当有振动传来时，所述振动感应单元产生相应的形变，经该振动感应单元反射出去的光束也会相应产生位移，根据所述反射光束的位移变化判断出振动方向及振幅大小。所述振动感应单元由于感应到的振动产生微小形变时，反射出去的光束将会产生较大的位移变化量，相当于将振动感应单元感应到的振动情况进行放大，从而实现对振动情况的精确采集，进而提高了振动测量的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一种振动测量装置的结构示意图；

图2a为本申请实施例另一种振动测量装置的结构示意图；

图2b为本申请实施例的振膜上相邻两点的反射光束的示意图

图3为本申请实施例一种振动测量方法的流程示意图；

图4为本申请实施例另一种振动测量方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1，示出了一种振动测量装置的结构示意图，该装置包括：光源发射器101，振动感应单元102，采集单元103和处理单元104，其中：

所述光源发射器101，用于向所述振动感应单元102发射光束；

所述光源发射器具体可以为能够发射聚光性好的光束，比如激光、红外光等。激光具有，因此，该光源发射器优选为激光发射器。

所述振动感应单元102，用于感应振动状态，且该振动感应单元上设置有反光层，用于反射发射到该振动感应单元上的光束。

该振动感应单元可以通过振膜实现，当有振动波传来时，该振动感应单元跟随所述振动波产生相应的振动；

在该振动感应单元上朝向所述光源发射器的一侧设置有反光层，用于反射发射到该振动感应单元上的光束。

所述采集单元103，用于采集所述振动感应单元反射的反射光束的位置信息。

所述采集单元采集所述振动感应单元未振动时反射光束的位置信息，以及所述振动感应单元振动时反射光束的位置信息。

所述处理单元104，用于根据所述采集单元采集到的所述振动感应单元振动前后的反射光束的位移偏移量，解析得到所述振动感应单元的振动信息。

所述处理单元根据所述振动感应单元发生振动前后的反射光束的位置变化，解析得到所述振动感应单元感应到的振动信息，该振动信息包括振动方向、振幅的大小、振动频率等信息。

本实施例提供的振动测量装置，利用振动感应单元感应传来的振动波的振动情况，并将光源发射器发射至所述振动感应单元上的光束进行反射，利用采集单元采集所述反射的光束，并将采集得到的光信号转换为电信号，所述处理单元根据所述发射光束解析得到所述振动感应单元感应到的振动波的振动方向及振幅大小。具体的，当有振动传来时，所述振动感应单元产生相应的形变，经所述振动感应单元反射出去的光束也会相应产生位移，根据所述反射光束的位移变化判断出振动方向及振幅大小。所述振动感应单元由于感应到的振动产生微小形变时，反射出去的光束将会产生较大的位移变化量，相当于将振动感应单元感应到的振动情况进行放大，从而实现对振动情况的精确采集，进而提高了振动测量的精确度。

请参见图2，示出了另一种振动测量装置的结构示意图，在图1所示的实施例的基础上，增加了设置在所述光源发射器与振动感应单元之间的掩模单元，具体的，该装置包括：光源发射器201、掩模单元202、振动感应单元203，采集单元204和处理单元205，其中：

所述光源发射器201，用于发射光束；

所述掩模单元202，用于将所述光源发射器发出的光束转换为一组编码光。

所述编码光即对散射光束进行编码得到，所述编码光照射到所述振动感应单元203的不同位置处，用于反应振动感应单元不同位置处的振动情况，进而确保了采集到的振动情况的精确度。

所述振动感应单元203，用于感应振动状态，且该振动感应单元上设置有反光层，用于反射发射到该振动感应单元上的光束；

所述采集单元204，用于采集所述振动感应单元反射的反射光束的位置信息；

所述处理单元205，用于根据所述采集单元采集到的所述振动感应单元振动前后的反射光束的位移偏移量，解析得到所述振动感应单元感应到的振动信息。

具体的，由于振膜在振动过程中上下波动，在一次完整的波动过程中，振膜上的某一点可能以相同角度出现在不同位置、以不同角度出现在同一位置、或以不同角度出现在不同位置，而且在不知道振膜的角度和位置两个参数的情况下，无法根据采集到的振膜上某点的反射光束的位移偏移量反推出该点的确切位置和角度两个参数；

又由于振膜上某一点发生振动时，与其相邻的点的位置很近，因此可以根据振膜上预设点及其相邻点的反射光束的位移偏移信息反退出振膜上预设点的位置信息和角度的信息。如图2b所示，示出了振膜上相邻两点的反射光束的示意图，图中a点和b点为振膜上相邻的两个点，光源发射器101发射的光束1为发射到a点，光束2发射到b点，采集单元103采集光束1和光束2的反射光束的位移信息，通过对振膜102上a点和b点的反射光束的位移偏移量反推出振膜上a点的位置信息和角度信息；

利用反推振膜上某一点的位置信息和角度信息的过程，能够将振膜上每个点的位置信息和角度信息反推出来，进而反推出整个振膜的振动信息；

反推出振膜当前的振动信息后，下一时刻的振动情况可以根据当前的振膜的状态进行反推出来，最终得到振膜在整个振动过程的振动信息，比如振动波的振幅的大小，振动方向、振动频率等信息。

本实施例提供的振动测量装置，增设有能够将光源发射单元发射的光束转换为编码光的掩模单元，所述编码光照射在振动感应单元的不同位置，使得所述采集单元能够采集到振动感应单元上不同点的振动情况，从而使采集到的振动感应单元所感应到的振动波的振动信息更精确，进而使得该振动测量装置的测量精确度。

相应于上述的振动测量装置实施例，本申请还提供了振动测量方法实施例，具体的，请参见图3，示出了本申请实施例一种振动测量方法的流程示意图，该方法具体包括以下步骤：

S301，通过振动感应单元感应振动状态，并反射光源发射器发射的光束；

具体的，所述振动感应单元可以为振膜，当有振动波传来时，所述振膜产生相应的振动情况；所述振膜朝向所述光源发射器的一侧镀有一层反光层，当光源发射器发射的光束照射在所述振膜上，并被所述振膜上的反光层反射出去。

S302，利用采集单元采集经过所述振动感应单元反射后的反射光束的位置信息；

在反射光束的方向设置有采集单元，采集所述振动感应单元未振动时反射光束的位置信息，以及采集所述振动感应单元振动时反射光束的位置信息，并转换为相应的电信号。

S303，采用处理单元接收所述位置信息，解析得到所述振动感应单元感应到的振动信息。

根据所述采集单元采集到的所述振动感应单元振动前后反射光束的位置信息的变化量，从而解析得到所述振动感应单元感应到的所述振动波的振动信息，该振动信息包括振动方向及振幅。

本实施例提供的振动测量方法，利用振动感应单元感应振动状态，并发射光源发射器发出的光束，利用采集单元采集所述振动感应单元反射的光束，并将采集到的光信号转换为电信号，根据所述反射光束对应的电信号解析得到振动方向及振幅大小。所述振动感应单元由于感应到振动而产生微小形变时，经所述振动感应单元反射出去的光束将会产生较大的位移变化量，相当于将振动感应单元感应到的振动情况进行放大，从而实现对振动情况的精确采集，进而提高了振动测量的精确度。

请参见图4，示出了另一种振动测量方法的流程示意图，详细介绍了图3对应的方法实施例中S303的具体过程，该方法包括以下步骤：

S401，通过振动感应单元感应振动状态，并反射光源发射器发射的光束；

振动感应单元可以采用振膜实现，且在振膜上镀有一层能够反射光源发射器发射的光束的反光膜。

S402，利用采集单元采集经过所述振动感应单元未振动状态及振动状态的反射光束的位移变化量；

采集单元采集振动感应单元

S403，采用处理单元通过所述采集单元采集到的所述振动感应单元上相邻两点的位置信息偏移量，解析得到其中所述相邻两点中一个点的位置信息及角度信息；

具体的，由于振膜在振动过程中上下波动，在一次完整的波动过程中，振膜上的某一点可能以相同角度出现在不同位置、以不同角度出现在同一位置、或以不同角度出现在不同位置，而且在不知道振膜的角度和位置两个参数的情况下，无法根据采集到的振膜上某点的反射光束的位移偏移量反推出该点的确切位置和角度两个参数；

又由于振膜上某一点发生振动时，与其相邻的点的位置很近，因此可以根据振膜上预设点及其相邻点的反射光束的位移偏移信息反退出振膜上预设点的位置信息和角度的信息。

S404，采用所述处理单元对振动感应单元上所有点的位置信息及角度信息，解析得到所述振动感应单元的振动信息。

利用反推振膜上某一点的位置信息和角度信息的过程，能够将振膜上每个点的位置信息和角度信息反推出来，进而反推出整个振膜的振动信息；

反推出振膜当前的振动信息后，下一时刻的振动情况可以根据当前的振膜的状态进行反推出来，最终得到振膜在整个振动过程的振动信息，比如振动波的振幅的大小，振动方向、振动频率等信息。

本实施例提供的振动测量方法中根据反射光束的位移偏移量反推得到振动波的振动信息的过程，能够得到振动波的精度的振动信息进而提高了振动测量的精确度。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种振动测量装置，其特征在于，包括：振动感应单元、光源发射器、采集单元和处理单元，其中：

所述光源发射器，用于向所述振动感应单元发射光束；

所述振动感应单元，用于感应振动状态，且该振动感应单元上设置有反光层，用于反射发射到该振动感应单元上的光束；

所述采集单元，用于采集经所述振动感应单元反射的反射光束的位置信息；

所述处理单元，用于根据所述采集单元采集到的所述位置信息，解析得到所述振动感应单元的振动信息；

其中，所述振动信息包括振动方向、振幅的大小、振动频率；

所述处理单元进一步用于：

根据采集到的所述振动感应单元上相邻两点的位置信息偏移量，解析得到其中所述相邻两点中一个点的位置信息及角度信息；

依据所述振动感应单元上所有点的位置信息及角度信息，解析得到所述振动感应单元上预设点的振动信息。

2.根据权利要求1所述的振动测量装置，其特征在于，所述振动感应单元为振膜，在该振膜朝向所述光源发射器的一面镀有反光层。

3.根据权利要求1所述的振动测量装置，其特征在于，还包括：设置在所述光源发射器与所述振动感应单元之间的掩模单元，用于将所述光源发射器发射出的光束转换为一组编码光。

4.根据权利要求1所述的振动测量装置，其特征在于，所述光源发射器为激光发射器。

5.一种振动测量方法，其特征在于，该方法包括：

通过振动感应单元感应振动状态，并反射光源发射器发射的光束；

利用采集单元采集经过所述振动感应单元反射后的反射光束的位置信息；

采用处理单元接收所述位置信息解析得到所述振动感应单元感应到的振动信息；

其中，所述振动信息包括振动方向、振幅的大小、振动频率；

所述解析出所述振动感应单元感应到的振动信息具体包括：

根据采集到的所述振动感应单元上相邻两点的位置信息偏移量，解析得到其中所述相邻两点中一个点的位置信息及角度信息；

依据所述振动感应单元上所有点的位置信息及角度信息，解析得到所述振动感应单元上预设点的振动信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在通过振动感应单元反射光源发射器发射的光束之前，将光源发射器发射的光束转换为编码光。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反射光源发射器发射的光束具体为：

利用设置在所述振动感应单元上的反光层反射所述光源发射器发射的光束。