CN115628801A - 一种基于DataSocket通信的激光测量装置 - Google Patents

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吕琦
蔡晨光
刘志华
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于DataSocket通信的激光测量装置，包括标准振动台、功率放大器、激光测振仪、上位机激光测量仪、下位机振动控制仪、标准传感器、被校传感器、信号处理及显示设备。功率放大器用于发大输出信号激励振动台；所述激光测振仪用于测量标准振动台的振动量值；上位机激光测量仪用于采集传输激光干涉仪和被校加速度传感器的电压信号；下位机振动控制仪用于发出标准激励信号和采集标准传感器输出的电压信号；标准传感器用于下位机振动控制仪的振动控制；信号处理及显示设备用于处理及显示采集到的激光干涉信号和被校传感器的信号，进而实现被校传感器的高精度校准。本发明基于DataSocket通信技术，有效解决了目前激光测量系统操作复杂的问题。

Description

一种基于DataSocket通信的激光测量装置
技术领域
本发明是一种基于DataSocket通信的激光测量装置，属于激光干涉测量技术领域。
背景技术
加速度传感器广泛应用于桥梁、建筑物、飞机、车辆等结构动载荷测试，疲劳测试，由于生产加工等原因会使同批次传感器灵敏度存在差异，同时使用时间过长会导致传感器发生老化，也会影响传感器的灵敏度，甚至损坏传感器，使得传感器在使用的过程中发生危险，因此需要对加速度传感器进行校准。
典型的振动传感器及测量仪校准方法有比较法校准、激光干涉绝对法校准等。比较法校准适用于大多数情况的加速度传感器的校准，首先通过激光干涉法校准得到标准传感器的灵敏度，之后将标准传感器和被校传感器背靠背校准得到被校传感器的灵敏度，比较法校准带来的不确定度较高，不适用于高精度的传感器的校准。激光干涉法校准适用于高精度的传感器校准，由于振动控制周期的时间要求比较严格，激光干涉仪信号的采集处理需要大量的时间，因此在两个系统同时运行的时候会互相影响，波形的发出和采集会出现部分结果丢失的情况，从而导致控制不稳定，进而影响激光校准的结果。目前常用的方法是通过一台计算机和显示器运行振动控制系统，另一台计算机和显示器运行激光测量系统，不仅操作步骤复杂，同时还占用大量的使用空间。
因此，针对目前激光干涉绝对法测量步骤复杂，占用空间大的问题，提出基于DataSocket通信的激光测量装置，DataSocket技术基于Microsoft的COM和ActiveX技术，对TCP/IP协议进行高度封装，面向测量和自动化应用，可以实现跨机器、跨语言、跨进程实时数据共享，使振动控制系统与激光干涉系统融合，实现振动传感器的高精度校准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作方便、校准环境要求低、整个测量范围内高精度校准的振动校准装置。
本发明实施实例提供一种基于DataSocket通信的激光测量装置，包括：
标准振动台，用于为振动校准提供激励信号；
功率放大器，用于发大输出信号激励振动台；
激光测振仪，用于测量标准振动台的振动量值；
上位机激光测量仪，用于采集传输激光干涉仪和被校加速度传感器的电压信号；
下位机振动控制仪，用于发出标准激励信号和采集标准传感器输出的电压信号；
标准传感器，用于下位机振动控制仪的振动控制；
被校传感器，用于作为被校准对象；
信号处理及显示设备，用于处理及显示采集到的激光干涉信号和被校传感器的信号，进而实现被校传感器的高精度校准。
一种基于DataSocket通信的激光测量装置，该装置主要包括标准振动台、功率放大器、激光测振仪、上位机激光测量仪、下位机振动控制仪、标准传感器、被校传感器、信号处理及显示设备组成。所述上位机激光测量仪与下位机振动控制仪通过千兆以太网连接，所述标准传感器内置于标准振动台台面内部，所述信号处理及显示设备与上位机激光测量仪连接。
所述振动台为提供标准中频振动激励信号的中频振动台，振动台动圈内有一只标准传感器。
所述功率放大器用于将输出的电压信号的功率放大，激励振动台产生激励幅值。
所述激光测振仪用于测量标准振动台的激励信号，作为参考信号校准被校传感器。
所述上位机激光测量仪用于采集和传输激光测振仪和被校传感器的电压信号，通过千兆以太网与下位机振动控制仪传输数据。
所述下位机振动控制仪用于通过输出标准激励信号和采集标准传感器信号控制标准振动台，通过千兆以太网与上位机激光测振仪传输数据。
所述标准传感器用于振动控制系统中的标准传感器，内置于振动台面内。
所述被校传感器作为被测对象，安装在振动台面上。
所述信号处理及显示设备作为被测对象用于处理和保存采集到的标准中频加速度计和被校准中频加速度计的信号，得到被校准加速度计的灵敏度。
本发明装置具有如下有益效果：
(1)与传统的激光测量装置相比，本发明装置操作简单、方便，通过千兆以太网实现数据传输，将下位机振动测量仪的控制信号传递到上位机，与上位机振动测量仪器互不影响，实现振动传感器高精度校准；
(2)本发明最核心的部分为DataSocket上下位机通信技术，通过千兆以太网实现上下位机通信，达到使用一台显示器控制两台计算机的效果，操作简单，节省了空间。
(3)本发明校准装置可有效满足不同规格及尺寸的振动传感器或测振仪的校准，可实现振动传感器或测振仪的高精度校准。
附图说明
附图1为基于DataSocket通信的激光测量装置示意图。
附图2为基于DataSocket通信的激光测量装置上下位机连接示意图。
附图3为基于DataSocket通信的激光测量装置工作原理图。
图中标号：
1-标准振动台；2-功率放大器；3-激光干涉仪；4-上位机激光测量仪；5-下位机振动控制仪；6-标准传感器；7-被校传感器；8-信号处理及显示设备。
具体实施方式
为了解决目前比较法校准精度不高，激光干涉法校准装置操作复杂、占用空间较大的问题，本发明提供了一种基于DataSocket通信的激光测量装置，下面结合附图和具体的实施实例对本发明做详细描述。
参考图1和图2为基于DataSocket通信的激光测量装置，本校准装置由1-标准振动台、2-功率放大器、3-激光干涉仪、4-上位机激光测量仪、5-下位机振动控制仪、6-标准传感器、7-被校传感器、8-信号处理及显示设备组成。标准传感器6内置于标准振动台1内，被校传感器7安装在标准振动台1台面上，激光干涉仪3光点投射在标准振动台1台面上，上位机激光测量仪4与下位机振动控制仪5通过千兆以太网连接，上位机激光测量仪4与信号处理及显示设备组成8通过视频线连接。
图3为基于DataSocket通信的激光测量装置工作原理图，本发明激光测量装置工作原理包括：
步骤1：通过DataSocket通信建立连接，上位机激光测量仪与下位机振动控制仪通过千兆以太网建立连接，使用DataSocket通信传输数据，同时上位机通过视频连接口与信号处理及显示设备连接。
步骤2：下位机产生标准激励信号，采集标准传感器信号，上位机向下位机传输振动控制指令使下位机产生标准激励信号激励振动台，并采集标准传感器信号形成闭环，完成振动台的控制工作。
步骤3：上位机采集被校传感器与激光干涉仪信号。
步骤4：上位机经过解调计算，得到激光干涉仪测量的台面加速度和被校传感器电压值。
步骤5：输出传感器校准结果。
以上所述详细说明是针对本发明有效可行实施实例的具体说明，并非用以对本发明作任何形式上的限定。应当指出的是，本领域技术人员可以在未脱离本发明技术原理下做出若干改进、变更或有效实施，这些改进、变更或有效实施均应包含于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：该装置包括标准振动台、功率放大器、激光测振仪、上位机激光测量仪、下位机振动控制仪、标准传感器、被校传感器、信号处理及显示设备组成。所述上位机激光测量仪与下位机振动控制仪通过千兆以太网连接，所述标准传感器内置于标准振动台台面内部，所述信号处理及显示设备与上位机激光测量仪连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述振动台为提供标准中频振动激励信号的中频振动台，振动台动圈内有一只标准传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述功率放大器用于将输出的电压信号的功率放大，激励振动台产生激励幅值。
4.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述激光测振仪用于测量标准振动台的激励信号，作为参考信号校准被校传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述上位机激光测量仪用于采集和传输激光测振仪和被校传感器的电压信号，通过千兆以太网与下位机振动控制仪传输数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述下位机振动控制仪用于通过输出标准激励信号和采集标准传感器信号控制标准振动台，通过千兆以太网与上位机激光测振仪传输数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述标准传感器用于振动控制系统中的标准传感器，内置于振动台面内。
8.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述被校传感器作为被测对象，安装在振动台面上。
9.根据权利要求1所述的一种基于DataSocket通信的激光测量装置，其特征在于：所述信号处理及显示设备作为被测对象用于处理和保存采集到的标准中频加速度计和被校准中频加速度计的信号，得到被校准加速度计的灵敏度。
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CN116930554A (zh) * 2023-07-11 2023-10-24 哈尔滨工业大学 一种用于精密仪器隔振器的速度传感器标定系统及标定方法

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