CN207300397U - 三维光电振动测量仪电路计量校准装置 - Google Patents
三维光电振动测量仪电路计量校准装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207300397U CN207300397U CN201721069663.4U CN201721069663U CN207300397U CN 207300397 U CN207300397 U CN 207300397U CN 201721069663 U CN201721069663 U CN 201721069663U CN 207300397 U CN207300397 U CN 207300397U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- measuring instrument
- vibration measuring
- dimensional photoelectric
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种三维光电振动测量仪电路计量校准装置。传统的标准振动台激励法对三维光电振动测量仪的计量校准方式，受振动台的限制，测量频率和幅度有限。本实用新型采用电信号激励代替实际物理量激励对光电振动测量仪进行计量校准，即在三维光电振动测量仪（外差激光干涉原理）对应的信号采集、处理电路的输入端直接接入FM信号激励代替物理量激励,实现对三维光电振动测量仪的量程、线性度、灵敏度、相移、延时、上升时间、失真度等参数校准。本实用新型使得三维光电振动测量仪系统的计量更准确、更高效、更便捷。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种计量标准装置，具体是一种三维光电振动测量仪电路计量校准装置。
背景技术
在精密科学测量仪器仪表行业，过去我国与国外先进水平相比，在准确度和稳定性上存在一定的差距。随着我国科学仪器仪表行业科技水平的不断进步和产业化的不断发展，在有些领域其产品准确度和稳定性有了较大的提升。但由于受到之前国外产品市场占有率和影响力的影响，国产仪器面临着不小的压力：虽然有时准确度不比国外仪器逊色，但就是不能得到国内外用户的认可，究其原因最根本的问题之一在于国内产品缺少与国外产品在同样标准下的性能评价，即第三方对产品的公正、公平计量校准标定，这便是开展本项目研究的原始推力和目的之一。同时，企业在产品质量提升过程中，也会涉及到关键部件和整机性能的计量校准以及可靠性研究，通过上述研究可及时发现并优化产品关键部件等性能，为提升产品准确度和稳定性水平提供非常必要的支撑。
跨尺度三维光电振动测量仪(以下简称“三维光电振动测量仪”)属于中高端精密测量仪器，国内市场的占有率基本属于国外进口产品。国内产品如想进一步扩大产品影响力以及提升其国内外市场占有率，必须进行第三方计量校准与标定，此途径可大大提高用户对国内产品的认可程度，帮助企业迅速拓展市场。
在测振计量校准方面，三维光电振动测量仪通过激光光学头得到的调制信号，进入信号处理、采集系统后进行处理，实时输出测量结果到显示设备，该实时性对应于信号处理、采集系统的延时参数，该参数对于高速扫描测振和显示的三维光电振动测量仪来说尤为重要：如信号处理、采集系统的延时过大，势必影响测振的准确性，即造成显示测点与实际测点结果的偏差。该延时涉及到的主要技术难点是激光光学头输出的调制信号如何通过电路实时快速的进行解调，进而实时的进行振型显示等。目前国外高端三维光电振动测量仪，对延时参数的控制非常严格，其快速解调算法也是其核心商业秘密之一。对于三维光电振动测量仪，其三路信号的同步采集与处理，对其解调处理提出了更高的要求，因此对三路信号的延时更需要精确计量和校准。因此，为了提高国内产品的质量水平已经提升与国外知名品牌的竞争力，需要在产品研发过程中对三维光电振动测量仪信号处理、采集电路系统进行延时(相移)参数的计量校准。同时还需对衡量和表征三维光电振动测量仪整机计量特性的参数进行研究与确定，并开展对应参数的计量校准方法研究和校准装置的研制。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是为了提供一种三维光电振动测量仪电路计量校准装置。
本实用新型包括FM信号源、数据采集模块及上位机；所述FM信号源包括FM信号模块和标准正弦发生模块，其负责实现FM信号和正弦信号的产生，且两路相位差固定，所述的FM信号输入至三维光电振动测量仪电路。
所述数据采集模块主要负责对标准信号以及三维光电振动测量仪电路输出的信号进行采集。
所述上位机用于处理、分析得到被校三维光电振动测量仪各关键参数的测量结果。
进一步说，FM信号源中一路为标准正弦发生模块，输出频率范围 0.1Hz-300kHz的方波信号或正弦信号；另一路为标准正弦信号经过频率调制后产生的FM信号模块，载波频率为40MHz，最大频偏为31.6MHz；两路信号通过I/O口同时输出给FlexRIO基带收发器适配器模块的两路DAC输出端，完成调制信号的输出。
本实用新型的有益效果在于：解决了激光测振仪电路校准装置问题，特别是满足了50kHz-300kHz以上频段计量校准的需求，实现对对激光测振仪电路的准确、高效计量。为激光测振仪电路的计量校准提供了一种可借鉴的方式。
附图说明
图1为光电振动测量仪电路校准装置总体设计框图；
图2为光电振动测量仪电路校准装置硬件连接示意图；
图3为光电振动测量仪电路相移参数计量硬件连接示意图；
图4为光电振动测量仪电路上升时间参数计量硬件连接图。
具体实施方式
下面通过实例，并结合附图对本实用新型进行进一步的详细的描述。
本实用新型包括FM信号源、数据采集模块及上位机等。
所述FM信号源包括FM信号模块和标准正弦发生模块，其负责实现FM 信号和正弦信号的产生，且两路相位差固定，所述的FM信号输入至三维光电振动测量仪电路。
所述数据采集模块主要负责对标准信号以及三维光电振动测量仪电路输出的信号进行采集。
所述上位机用于处理、分析得到被校三维光电振动测量仪各关键参数的测量结果。
进一步说，所述的校准装置中，FM信号源中一路为标准正弦发生模块，频率范围0.1Hz-300kHz的方波信号或正弦信号；另一路为标准正弦信号经过频率调制后产生的FM信号，载波频率为40MHz，最大频偏为31.6MHz。为满足两路信号同步需求，FPGA中将标准信号数据及调制后的数据通过I/O口同时输出给FlexRIO基带收发器适配器模块的两路DAC输出端，完成调制信号的输出。为了补偿第二个DDS的延时带来的相位差别，使用寄存器对标准信号输出通路进行延时，可以做到两路信号输出时同步精度小于一个时钟周期，即 DAC更新周期。
利用上述装置对一种三维光电振动测量仪电路进行计量校准的方法，是采用电信号激励代替实际物理量激励对光电振动测量仪(外差激光干涉原理)进行计量校准，即在三维光电振动测量仪对应的信号采集、处理电路的输入端直接接入FM信号激励代替物理量激励,实现对三维光电振动测量仪的量程、线性度、灵敏度、相移、上升时间、失真度等参数校准。具体包括以下两个步骤：
步骤1：用双通道信号源对三维光电振动测量仪电路的相移进行计量校准；
步骤2：用标准的方波信号对三维光电振动测量仪电路的上升时间计量校准；
其中，所述步骤1具体为：使用正弦调制的FM信号作为校准激励，载波频率为被校外差式激光测振仪内布拉格盒(Bragg cell)产生的已知偏移频率fB，调制信号频率为在实际振动频率测量区间[fL,fH]内选取的任一振动频率点fi，根据校准的速度量值选择调制频率偏移△fi，通过调制可得到一个包含振动信息的 FM信号，将该FM信号接入被校激光测振仪的信号采集、处理模块，经其解调处理输出正弦响应信号S1，该信号接入信号采集模块通道1；在信号源输出FM 信号的同时，信号源另一路输出对应振动频率点fi的正弦波电信号至信号采集模块通道2，通过比较通道1和通道2的电信号相位，可以得到电路校准装置对应的相移。
其中，所述步骤2具体为：使用方波调制的FM信号作为校准激励，其载波频率为被校激光测振仪内布拉格盒对应的信号频率，调制频率范围为振动频率测量区间[fL,fH]。在振动频率测量区间[fL,fH]内选取振动频率点fi设置为调制信号频率(即调制信号源频率，应足够低，以使得阶跃过渡过程可以在下一个阶跃跳变前结束)，调制信号幅度选取调频信号源调制输入范围内的适当值。设置调频信号源的载波频率为fc，根据选择的速度量的对应值设定调制频率偏移Δ fi。用该调频信号激励被校激光测振仪的电路，其模拟速度输出应为方波。将被校电路输出的方波速度信号与调频信号同时接到数据采集模块进行同步采集，并进行计算获得其上升时间特性。
进一步说，所述的校准方法利用相位固定的两路信号(包括FM信号和正弦信号)，FM信号输入给激光测振仪的电路，经电路解调后的信号输入到校准装置的信号采集模块通道1，正弦信号直接到校准装置的信号采集模块通道2，通过通道1和2测量信号的相位差，可得到激光测振仪电路的相移参数。
实施例一
相移特性是一个比较量，要实现激光测振仪的响应信号与初始正弦调制信号之间相移的测量，需要实现两路同频信号的同步采集，同时要排除信号幅值不一致等其它因素的影响。选用频谱分析法测量相移特性，采用整周期采样以减少频谱泄漏带来的误差。
如图1、2所示构建激光测振仪关键参数校准系统，按照图3连接各仪器：采用FM信号源作为校准激励源，设置FM信号源参数使其两通道同步发出FM 信号和参考调制正弦信号。其中，调制正弦信号为在激光测振仪振动频率测量范围[fL,fH]内选取的频率为fi的正弦信号，作为相移校准的参考标准信号；FM 信号为调制频率为fi，载波频率fc＝40MHz，调制频偏△fi(根据校准的速度量值选择)的调制规律为正弦的调频信号。将此FM信号直接接入被校激光测振仪的电路输入接口，经过其解调处理输出速度响应波形。用数据采集模块同步对调制正弦波信号和激光测振仪输出的速度响应波形进行采集，使用频谱分析算法获得各自基波分量的相位，从而得到激光测振仪在频率fi下的相移特性。
按上述步骤，在上位机中依次记录中心频率为1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz、50kHz的相移参数作为一组测量值，如表1所示：
表1相移特性校准结果(°)
实施例二
本实施例采用电信号校准法对激光测振仪的上升时间进行校准，即在其信号采集、处理电路的输入端输入调制规律为方波的FM信号激励,对激光测振仪关键电路的响应方波信号进行采集、分析，以获得其上升时间特性。
具体测试步骤为按图1、2所示构建激光测振仪关键参数校准系统，按照图 4连接各仪器：用该激光测振仪关键电路校准系统对被校激光测振仪上升时间参数进行校准，选择被校激光测振仪50mm/s档，设置FM信号发生模块输出，使其输出满量程值的80％，即40mm/s速度值对应的频率偏移，调制规律为方波的FM信号对激光测振仪进行激励，利用上位机进行测量，校准结果如表2 所示。
表2上升时间校准结果(μs)
Claims (2)
1.三维光电振动测量仪电路计量校准装置，其特征在于：包括FM信号源、数据采集模块及上位机；
所述FM信号源包括FM信号模块和标准正弦发生模块，其负责实现FM信号和正弦信号的产生，且两路相位差固定，所述的FM信号输入至三维光电振动测量仪电路；
所述数据采集模块主要负责对标准信号以及三维光电振动测量仪电路输出的信号进行采集；
所述上位机用于处理、分析得到被校三维光电振动测量仪各关键参数的测量结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：FM信号源中一路为标准正弦发生模块，输出频率范围0.1Hz-300kHz的方波信号或正弦信号；另一路为标准正弦信号经过频率调制后产生的FM信号模块，载波频率为40MHz，最大频偏为31.6MHz；两路信号通过I/O口同时输出给FlexRIO基带收发器适配器模块的两路DAC输出端，完成调制信号的输出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721069663.4U CN207300397U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 三维光电振动测量仪电路计量校准装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721069663.4U CN207300397U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 三维光电振动测量仪电路计量校准装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207300397U true CN207300397U (zh) | 2018-05-01 |
Family
ID=62437475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721069663.4U Active CN207300397U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 三维光电振动测量仪电路计量校准装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207300397U (zh) |
-
2017
- 2017-08-25 CN CN201721069663.4U patent/CN207300397U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103543430B (zh) | 一种标准模数同步信号源 | |
| CN101482446B (zh) | 光纤陀螺用y波导相位调制线性度测试方法 | |
| CN203465409U (zh) | 一种标准模数同步信号源 | |
| CN102435847B (zh) | 高精度电参量分析仪 | |
| CN104485997A (zh) | 一种iq光调制器偏置电压的控制系统及方法 | |
| CN101135723A (zh) | 通用电力互感器校验装置 | |
| CN108776245B (zh) | 一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置 | |
| CN104821826B (zh) | 一种宽带矢量信号的自动校正方法及系统 | |
| CN108132448B (zh) | 用于相位发生器相位零点校准的装置及方法 | |
| CN106124803A (zh) | 一种光纤加速度传感器的标定系统 | |
| CN104614585A (zh) | 基于受激布里渊效应的多频率高精度微波光子测频方案 | |
| CN102253254B (zh) | 一种多路正弦波相位标准信号的产生装置及方法 | |
| CN109932163A (zh) | 一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置及方法 | |
| CN107356321A (zh) | 三维光电振动测量仪电路计量校准方法及其校准装置 | |
| CN112113747B (zh) | 光器件频率响应测量方法及装置 | |
| CN107014289A (zh) | 用于正弦相位调制干涉测量的调制度和初相位测量方法 | |
| CN106124032A (zh) | 一种光频调制器调制延迟的数字化测量方法及装置 | |
| CN106054102A (zh) | 一种电流互感器谐波误差测量系统 | |
| CN207300397U (zh) | 三维光电振动测量仪电路计量校准装置 | |
| CN206292324U (zh) | 一种频率特性测试仪 | |
| CN108490380A (zh) | 一种电压电流互感器在线校验系统 | |
| CN204694837U (zh) | 检测装置 | |
| CN102195727B (zh) | 基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法及系统 | |
| CN203551762U (zh) | 电子式互感器及合并单元校验系统 | |
| CN206850725U (zh) | 一种基于fpga和dac的新型数字正弦信号发生器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |