CN104316162A - 大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统，涉及大型光电望远镜振动测量领域，解决了现有的大型光电望远镜的振动测量与评价方法不能根据需求测量大型光电望远镜的整体多级振动频率性能的问题。该系统包括加速度传感器、高精度高分辨率数据采集卡、计算机和计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件；加速度传感器测量加速度电压信号传输给高精度高分辨率数据采集卡，高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示。本发明实现了对大型光电望远镜在不同工作状态下不同位置处的加速度信息在不同频段的在线实时测量与分析。

Description

大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统

技术领域

本发明涉及大型光电望远镜振动测量技术领域，具体涉及一种大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统。

背景技术

大型光电望远镜工作时的振动是衡量其性能的重要指标，振动是指望远镜测量位置处实际指向与指令指向之差，其直接影响望远镜观测图像的质量。因此对大型光电望远镜工作时抖动的实时测量与分析对望远镜探测技术尤为重要。

目前现有的大型光电望远镜的振动测量与评价方法为：基于位置编码器或速度编码器采集数据或获得图像脱靶量数据后，对数据进行离线分析，间接的获得望远镜的振动性能，并不能获得特定位置的振动信息。针对传统小型望远镜，由于其结构较为简单，刚度系数高，可局部视为一个刚体，以上测量方法可以基本满足需求，然而大型光电望远镜结构复杂，刚度系数差，不同位置的振动信息并不一致，采用编码器信息只能对望远镜运动轴向位置进行分析，不能获得测量位置的高频振动信息，而采用脱靶量信息分析时又容易受到提取噪声、算法精度及图像帧频的限制，亦不能获得测量位置的高频抖动信息；另外，现有的振动测量系统是在望远镜工作前或工作后进行测量，在小型望远镜中作为一项整体性能评价，但不进行望远镜工作时动态在线实时测量分析。

上述现有的大型光电望远镜的振动测量与评价方法不能根据需求测量大型光电望远镜的整体多级振动频率性能，不能在线智能化对抖动性能进行测量与评价。

发明内容

为了解决现有的大型光电望远镜的振动测量与评价方法存在的不能根据需求测量大型光电望远镜的整体多级振动频率性能，从而不能在线智能化对抖动性能进行测量与评价的问题，本发明提供一种大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统。

本发明为解决技术问题所采用技术方案如下：

本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、构建大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，该系统包括安装在大型光电望远镜上指定位置处的加速度传感器、与加速度传感器电连接的高精度高分辨率数据采集卡、与高精度高分辨率数据采集卡电连接的计算机，所述计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件；

步骤二、通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示；

步骤三、利用基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序、设置端口参数、设置触发、读取加速度电压信号，待读取完毕后，选择数据分析处理模式：监测模式、历史数据模式或存储数据模式，监测模式下可以实时动态监测加速度电压信号，历史数据模式下可以选择特定数据段的数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析，存储数据模式下可以对存储后的所有数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析；

采用时域分析算法进行时域分析，可以得到加速度电压信号的时域均方根值、最大值、最小值与中值；采用滤波算法进行滤波分析，可以滤除不需要的频率，得到想要的相应的频率区间；采用频域积分算法进行各频段振动能量分析，在频域中，采用加速度电压信号的功率谱密度来计算位置信号即抖动信号的频率特性，进而获得位置信号在不同频段的振动能量特性，加速度电压信号的功率谱密度与位置信号的功率谱密度的关系如式(1)所示：

$P\left(f\right)=\frac{\mathrm{Acc}\left(f\right)}{{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^4}---\left(1\right)$

式(1)中，Acc(f)为加速度电压信号的功率谱密度，f为频率，P(f)为位置信号的功率谱密度；位置信号在频率区间[f₁,f₂]的振动能量如式(2)所示：

$W={\∫}_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}---\left(2\right)$

式(2)中，W为位置信号的振动能量，f₁为频率下限，f₂为频率上限，那么通过式(2)可以计算出位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值如式(3)所示：

${\mathrm{RMS}}_p(f_1,f_2)=\sqrt{{\∫}_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}}---\left(3\right)$

式(3)中，RMS_p(f₁,f₂)为位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值，通过设置频率区间[f₁,f₂]，则可以计算出位置信号即抖动信号在任意频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值。

本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，该系统包括安装在大型光电望远镜上指定位置处的加速度传感器、与加速度传感器电连接的高精度高分辨率数据采集卡、与高精度高分辨率数据采集卡电连接的计算机，所述计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件；通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示；利用基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序、设置端口参数、设置触发、读取加速度电压信号，待读取完毕后，选择数据分析处理模式：监测模式、历史数据模式或存储数据模式，监测模式下可以实时动态监测加速度电压信号，历史数据模式下可以选择特定数据段的数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析，存储数据模式下可以对存储后的所有数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析。

所述基于虚拟仪器的测试分析软件包括滤波分析模块和频域分析模块，所述滤波分析模块用于实现时域分析算法和滤波算法，完成对加速度电压信号的时域分析和滤波分析，所述频域分析模块用于实现频域积分算法，完成对位置信号在各频段的振动能量分析；所述滤波分析模块和频域分析模块所能实现的功能均包括采集参数设置、数据存储设置、分析方法选择设置和分析数据类别选择设置。

所述滤波分析模块的显示界面最左侧设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，点击保存按钮后可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧设置有时域分析与频率分析显示框、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户可以选择滤波分析或频域分析，同时可以选择历史数据或存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波前后的显示图形，包括时域分析结果显示图形和滤波分析结果显示图形；显示界面下侧设置有时域分析结果显示框、FIR滤波器和IIR滤波器的参数设置框。

所述频域分析模块的显示界面最左侧设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，点击保存按钮后可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧设置有时域分析与频率分析显示框、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户可以选择滤波分析或频域分析，同时可以选择历史数据或存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波后的时域波形图形；显示界面最右侧设置有为游标框、比例调整框和对话框，通过游标框和比例调整框可放大或缩小时域波形图形，查看图形细节，移动游标，显示和读取选择数据点的坐标值及数值；显示界面下侧设置有频率段设置框和能量均方根值显示框，用户可以在频率段设置框中输入10个范围的频率段，同时若输入大于1/2采样率的频率时，会自动弹出一个请输入小于1/2采样频率的正数值的对话框提示报警，设置完成后，点击显示界面右上角的分析按钮，则可以在能量均方根值显示框中获得不同频率段的能量均方根值。

所述加速度传感器选择Wilcoxon research公司的731A压电振动加速度传感器，其标度因数为10V/g，量程为±0.5g，其内部集成P31型放大器，该放大器内部设定有450Hz的滤波器。

所述高精度高分辨率数据采集卡选择NI公司的USB4431数据采集卡，具有四通道A/D输入，一通道D/A输出，其中A/D采集通道具有24-bit的采集精度，输入电压范围为±10V，D/A输出通道的电压范围为±3.5V，其内部集成了一个与设定采样率相关的模拟低通滤波器，可滤除高于采样率的频率分量。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用加速度传感器，可以对大型光电望远镜上任意不同位置的加速度信息进行直接测量，可以获得所要测量位置及方向上的加速度信息，克服了采用编码器只能测量运动轴向位置的缺陷，测量过程高效，测量结果准确。

2、本发明采用高精度高分辨率数据采集卡可以实现对更宽频率段振动信息的测量，克服了分析频段受脱靶量信息图像帧频限制的问题。

3、本发明通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件实现滤波算法和频域积分算法，通过滤波算法对加速度信息进行时域分析和滤波分析，通过频域积分算法对加速度信息进行各频段的振动能量分析，通过对加速度信息进行频域积分可获知不同频段振动频率特性，可以实现直接分析不同频段的振动能量，全面实时对抖动进行测量与多频率段分析，多方面对大型光电望远镜振动性能进行评价。

4、本发明利用虚拟仪器技术，可以实现对大型光电望远镜在不同工作状态下不同位置处的加速度信息在不同频段的的在线实时测量与分析，实时给出测量数据与图形结果，实现可根据分析需求自选不同频段进行智能化测量分析，同时可以在大型光电望远镜工作时进行高效分析与在线监测，为大型光电望远镜的不同频段振动测量提供了高效的测试分析工具。

附图说明

图1为本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统的组成结构框图。

图2为本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法的流程图。

图3为采用本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法及系统测试加速度时域滤波分析图。

图4为采用本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法及系统测试加速度分段频域分析图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，包括加速度传感器、高精度高分辨率数据采集卡和计算机，计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件。加速度传感器安装在大型光电望远镜上的指定位置处，即大型光电望远镜的方位运动轴、俯仰运动轴等运动方向上。加速度传感器与高精度高分辨率数据采集卡电连接，高精度高分辨率数据采集卡与计算机电连接。通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示，采用滤波算法实现对加速度电压信号的时域分析和滤波分析，采用不同频段频域积分的方法即频域积分算法对所测量的加速度电压信号进行分析从而实现对振动信号的不同频率能量分析，利用虚拟仪器技术实现对大型光电望远镜不同位置处振动的在线智能化测量与分析，实现大型光电望远镜不同工作状态下多级自选频段的振动智能化分析，为大型光电望远镜的性能测量与评价提供有利的测试工具。

本实施方式中，加速度传感器选择Wilcoxon research公司的731A压电振动加速度传感器，其标度因数为10V/g，量程为±0.5g，该型号的加速度传感器内部集成放大器，放大器采用P31，内部设定450Hz的滤波器。

本实施方式中，高精度高分辨率数据采集卡选择NI公司的USB4431数据采集卡，具有四通道A/D输入，一通道D/A输出，其中A/D采集通道具有24-bit的采集精度，输入电压范围为±10V，D/A输出通道的电压范围为±3.5V，该采集卡内部集成了一个与设定采样率相关的模拟低通滤波器，可滤除高于采样率的用户不关心的频率分量。

本实施方式中，利用计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序，设置端口参数，设置触发、读取数据并进行分析处理，将读取数据进行分析处理分为三种模式：监测模式、历史数据模式和存储数据模式，其中监测模式为实时动态对数据进行监测；历史数据模式为分析特定数据段的数据，特定数据段由用户进行选择；存储数据模式分析从点击存储按钮开始后的所有数据。根据测量需要对历史数据和存储数据进行分析处理，分析处理包括时域分析、滤波分析和各频段振动能量分析，这三个分析处理过程可以根据测量需要进行选择。

本发明的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、构建大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统

如图1所示，该系统包括加速度传感器、高精度高分辨率数据采集卡和计算机，计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件；加速度传感器安装在大型光电望远镜上的指定位置处，即大型光电望远镜的方位运动轴、俯仰运动轴等运动方向上。加速度传感器与高精度高分辨率数据采集卡电连接，高精度高分辨率数据采集卡与计算机电连接。

步骤二、采集传输数据

通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示。

步骤三、分析处理数据

如图2所示，利用计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序，设置端口参数，设置触发、读取加速度电压信号并进行分析处理，读取数据时，如果未读取完毕则需要返回重新读取，待读取完毕后，选择数据处理模式，包括监测模式、历史数据模式和存储数据模式，当选择监测模式时，可以对加速度电压信号进行实时动态监测；当选择历史数据模式时，可以由用户选择特定数据段的数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析；当选择存储数据模式时，可以对从点击存储按钮开始后的所有数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析。

(1)时域分析过程如下：

时域分析过程通过时域分析算法实现，通过时域分析算法可以得到加速度电压信号的时域均方根值、最大值、最小值与中值。

(2)滤波分析过程如下：

频域分析过程通过滤波算法实现，通过滤波算法可以滤除不需要的频率，得到想要的相应的频率区间。

(3)各频段振动能量分析过程如下：

各频段振动能量分析过程通过频域积分算法实现。在频域中，采用加速度电压信号的功率谱密度来计算位置信号即抖动信号的频率特性，进而获得位置信号在不同频段的振动能量特性，加速度电压信号的功率谱密度(PSD)与位置信号的功率谱密度(PSD)的关系如式(1)所示：

$P\left(f\right)=\frac{\mathrm{Acc}\left(f\right)}{{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^4}---\left(1\right)$

式(1)中，Acc(f)为加速度电压信号的功率谱密度，f为频率，P(f)为位置信号的功率谱密度。

位置信号的功率谱密度可以直接由加速度电压信号的功率谱密度经过计算得到，而位置信号在频率区间[f₁,f₂]的振动能量如式(2)所示：

$W={\∫}_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}---\left(2\right)$

式(2)中，W为位置信号的振动能量，f₁为频率下限，f₂为频率上限，那么通过式(2)可以计算出位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值(RMS)如式(3)所示：

${\mathrm{RMS}}_p(f_1,f_2)=\sqrt{{\∫}_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}}---\left(3\right)$

式(3)中，RMS_p(f₁,f₂)为位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值，通过设置频率区间[f₁,f₂]，则可以计算出位置信号即抖动信号在任意频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值；当取最大频率区间时即f₁＝0,其中f_N是奈奎斯特采样频率，此时RMS_p(f₁,f₂)就刚好是时域分析过程计算出来的位置信号在最大频率区间的能量均方根值，也就是位置信号在整个频率区间内的能量均方根值，由此可见，时域分析过程中的RMS指标只是各频段振动能量分析过程的一个特例。利用频域积分算法可以分析位置信号即抖动信号的能量谱密度以及在任意频率区间内的能量均方根值。

基于虚拟仪器的测试分析软件包括滤波分析模块和频域分析模块，滤波分析模块用于实现时域分析算法和滤波算法，同时实现对加速度电压信号的时域分析和滤波分析，频域分析模块用于实现频域积分算法，同时实现对位置信号在各频段的振动能量分析。滤波分析模块和频域分析模块所能实现的功能都包括采集参数设置、数据存储设置、分析方法选择设置和分析数据类别选择设置。

如图3所示，为滤波分析模块的显示界面，由此显示界面可以看出，显示界面最左侧由上到下依次设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户通过滤波分析模块的显示界面最左侧可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，用户点击保存按钮后便可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮便可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧由左到右依次为时域分析与频率分析显示框(包括滤波前后显示和时域分析及振动分析结果)、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户通过滤波分析模块的显示界面上侧可以对数据处理方式进行选择，包括滤波分析和频域分析，同时也可以对处理的数据进行选择，包括历史数据和存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波前后的显示图形，分为上下两排，上排为时域分析结果显示图形，下排为滤波分析结果显示图形；显示界面下侧由左到右依次为时域分析结果显示框(包括求取的时域均方根值、中值、最大值与最小值)、FIR滤波器和IIR滤波器的参数设置框(包括拓扑结构、滤波器类型、滤波频率范围等)，可以根据测量需要进行设置。

如图4所示，为频域分析模块的显示界面，由此显示界面可以看出，显示界面最左侧由上到下依次设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户通过滤波分析模块的显示界面最左侧可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，用户点击保存按钮后便可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮便可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧由左到右依次为时域分析与频率分析显示框(包括滤波前后显示和时域分析及振动分析结果)、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户通过滤波分析模块的显示界面上侧可以对数据处理方式进行选择，包括滤波分析和频域分析，同时也可以对处理的数据进行选择，包括历史数据和存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波后的时域波形图形；显示界面最右侧由上到下依次为游标框、比例调整框和对话框，通过游标框和比例调整框可放大或缩小时域波形图形，查看图形细节，移动游标，显示和读取选择数据点的坐标值及数值；显示界面下侧由左到右依次为要分析的频率段设置框和能量均方根值显示框，用户可以在频率段设置框中选择输入10个范围的频率段，同时若输入大于1/2采样率的频率时，不满足测量要求时，程序会自动弹出一个请输入小于1/2采样频率的正数值的对话框提示报警，设置完成后，点击显示界面右上角的分析按钮，则可以在能量均方根值显示框中获得不同频率段的能量均方根值。

Claims (10)

1.大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，其特征在于，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、构建大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，该系统包括安装在大型光电望远镜上指定位置处的加速度传感器、与加速度传感器电连接的高精度高分辨率数据采集卡、与高精度高分辨率数据采集卡电连接的计算机，所述计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件；

步骤二、通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示；

步骤三、利用基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序、设置端口参数、设置触发、读取加速度电压信号，待读取完毕后，选择数据分析处理模式：监测模式、历史数据模式或存储数据模式，监测模式下可以实时动态监测加速度电压信号，历史数据模式下可以选择特定数据段的数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析，存储数据模式下可以对存储后的所有数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析；

采用时域分析算法进行时域分析，可以得到加速度电压信号的时域均方根值、最大值、最小值与中值；采用滤波算法进行滤波分析，可以滤除不需要的频率，得到想要的相应的频率区间；采用频域积分算法进行各频段振动能量分析，在频域中，采用加速度电压信号的功率谱密度来计算位置信号即抖动信号的频率特性，进而获得位置信号在不同频段的振动能量特性，加速度电压信号的功率谱密度与位置信号的功率谱密度的关系如式(1)所示：

$P\left(f\right)=\frac{\mathrm{Acc}\left(f\right)}{{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^4}---\left(1\right)$

式(1)中，Acc(f)为加速度电压信号的功率谱密度，f为频率，P(f)为位置信号的功率谱密度；位置信号在频率区间[f₁,f₂]的振动能量如式(2)所示：

$W={\∫}_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}---\left(2\right)$

式(2)中，W为位置信号的振动能量，f₁为频率下限，f₂为频率上限，那么通过式(2)可以计算出位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值如式(3)所示：

${\mathrm{RMS}}_p(f_1,f_2)=\sqrt{{\∫}_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}}---\left(3\right)$

式(3)中，RMS_p(f₁,f₂)为位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值，通过设置频率区间[f₁,f₂]，则可以计算出位置信号即抖动信号在任意频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值。

2.根据权利要求1所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，其特征在于，所述基于虚拟仪器的测试分析软件包括滤波分析模块和频域分析模块，所述滤波分析模块用于实现时域分析算法和滤波算法，完成对加速度电压信号的时域分析和滤波分析，所述频域分析模块用于实现频域积分算法，完成对位置信号在各频段的振动能量分析；所述滤波分析模块和频域分析模块所能实现的功能均包括采集参数设置、数据存储设置、分析方法选择设置和分析数据类别选择设置。

3.根据权利要求2所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，其特征在于，所述滤波分析模块的显示界面最左侧设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，点击保存按钮后可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧设置有时域分析与频率分析显示框、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户可以选择滤波分析或频域分析，同时可以选择历史数据或存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波前后的显示图形，包括时域分析结果显示图形和滤波分析结果显示图形；显示界面下侧设置有时域分析结果显示框、FIR滤波器和IIR滤波器的参数设置框。

4.根据权利要求2所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，其特征在于，所述频域分析模块的显示界面最左侧设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，点击保存按钮后可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧设置有时域分析与频率分析显示框、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户可以选择滤波分析或频域分析，同时可以选择历史数据或存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波后的时域波形图形；显示界面最右侧设置有为游标框、比例调整框和对话框，通过游标框和比例调整框可放大或缩小时域波形图形，查看图形细节，移动游标，显示和读取选择数据点的坐标值及数值；显示界面下侧设置有频率段设置框和能量均方根值显示框，用户可以在频率段设置框中输入10个范围的频率段，同时若输入大于1/2采样率的频率时，会自动弹出一个请输入小于1/2采样频率的正数值的对话框提示报警，设置完成后，点击显示界面右上角的分析按钮，则可以在能量均方根值显示框中获得不同频率段的能量均方根值。

5.用于实现权利要求1所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法的分析系统，其特征在于，该系统包括安装在大型光电望远镜上指定位置处的加速度传感器、与加速度传感器电连接的高精度高分辨率数据采集卡、与高精度高分辨率数据采集卡电连接的计算机，所述计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件；通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示；利用基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序、设置端口参数、设置触发、读取加速度电压信号，待读取完毕后，选择数据分析处理模式：监测模式、历史数据模式或存储数据模式，监测模式下可以实时动态监测加速度电压信号，历史数据模式下可以选择特定数据段的数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析，存储数据模式下可以对存储后的所有数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析。

6.根据权利要求书5所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，其特征在于，所述基于虚拟仪器的测试分析软件包括滤波分析模块和频域分析模块，所述滤波分析模块用于实现时域分析算法和滤波算法，完成对加速度电压信号的时域分析和滤波分析，所述频域分析模块用于实现频域积分算法，完成对位置信号在各频段的振动能量分析；所述滤波分析模块和频域分析模块所能实现的功能均包括采集参数设置、数据存储设置、分析方法选择设置和分析数据类别选择设置。

7.根据权利要求书6所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，其特征在于，所述滤波分析模块的显示界面最左侧设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，点击保存按钮后可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧设置有时域分析与频率分析显示框、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户可以选择滤波分析或频域分析，同时可以选择历史数据或存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波前后的显示图形，包括时域分析结果显示图形和滤波分析结果显示图形；显示界面下侧设置有时域分析结果显示框、FIR滤波器和IIR滤波器的参数设置框。

8.根据权利要求书6所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，其特征在于，所述频域分析模块的显示界面最左侧设置有采集通道设置框、加速度系数设置框、四通道数据显示框、数据存储路径选项设置框、存储数据显示图形框、保存按钮和打开按钮，用户可以设置采集模式、采样率、采样总数及采集通道，实现不同类型加速度传感器和不同采集通道的加速度电压信号采集，点击保存按钮后可实现对点击后数据的保存，将数据以txt文件保存到计算机中，点击打开按钮可打开已经存储的数据并显示；显示界面上侧设置有时域分析与频率分析显示框、分析方法选择框、分析数据类别选择框及和分析按钮，用户可以选择滤波分析或频域分析，同时可以选择历史数据或存储数据，其中历史数据为点击分析按钮后的前N个数据，N值可以设置且N>10，存储数据即为存储到计算机中的txt文件；显示界面中间部分为滤波后的时域波形图形；显示界面最右侧设置有为游标框、比例调整框和对话框，通过游标框和比例调整框可放大或缩小时域波形图形，查看图形细节，移动游标，显示和读取选择数据点的坐标值及数值；显示界面下侧设置有频率段设置框和能量均方根值显示框，用户可以在频率段设置框中输入10个范围的频率段，同时若输入大于1/2采样率的频率时，会自动弹出一个请输入小于1/2采样频率的正数值的对话框提示报警，设置完成后，点击显示界面右上角的分析按钮，则可以在能量均方根值显示框中获得不同频率段的能量均方根值。

9.根据权利要求书5所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，其特征在于，所述加速度传感器选择Wilcoxon research公司的731A压电振动加速度传感器，其标度因数为10V/g，量程为±0.5g，其内部集成P31型放大器，该放大器内部设定有450Hz的滤波器。

10.根据权利要求书5所述的大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，其特征在于，所述高精度高分辨率数据采集卡选择NI公司的USB4431数据采集卡，具有四通道A/D输入，一通道D/A输出，其中A/D采集通道具有24-bit的采集精度，输入电压范围为±10V，D/A输出通道的电压范围为±3.5V，其内部集成了一个与设定采样率相关的模拟低通滤波器，可滤除高于采样率的频率分量。