一種基于磁場的微振動測量裝置及其測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及微振動測量技術領域，尤其涉及一種基于磁場的微振動測量裝置以及 一種基于磁場的微振動測量方法。
【背景技術】
[0002] 在當今社會中，振動測量儀已經(jīng)廣泛應用于社會生產(chǎn)的各個方面，其可用于測量 振動速度，加速度和位移值。而在當前市面上絕大部分的振動測量儀是軸承結構的，測得的 振動信號則包含了工件的振動，因而工件的振動是產(chǎn)生噪聲的主要來源。軸承的振動噪聲 綜合反映軸承的動態(tài)性能及質量水平。再有就是現(xiàn)有技術水平的振動測量儀精度偏低。而 在制造工業(yè)，航空航天工業(yè)以及國防軍事工業(yè)中，越來越需要精密和超精密的加工測量，因 此現(xiàn)有許多技術水平無法滿足高精度，高穩(wěn)平臺的需求。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于磁場的微振動測量裝置，包括：
[0004] 兩個以上的磁通門傳感器和控制處理電路；
[0005] 每個所述磁通門傳感器中均設有相互對應的激勵線圈和感應線圈；
[0006] 所述控制處理電路中包括：激勵信號產(chǎn)生模塊，選頻放大模塊、相敏整流模塊、平 滑濾波模塊、環(huán)境磁場獲取模塊、振動數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊；
[0007] 所述激勵信號產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生激勵信號；
[0008] 磁通門傳感器中每個激勵線圈均與所述激勵信號產(chǎn)生模塊連接，用于根據(jù)接收到 的激勵信號，產(chǎn)生激勵磁場信號；
[0009] 所述感應線圈用于接收混合磁場信號，并根據(jù)該混合磁場信號產(chǎn)生感應電流信 號，所述混合磁場信號由對應的激勵線圈所產(chǎn)生的激勵磁場信號和外部的環(huán)境磁場信號混 合而成；
[0010] 所述選頻放大模塊與所述感應線圈相連接，用于對接收到感應電流信號進行選頻 放大，得到感應電流信號的二次諧波信號；
[0011] 所述相敏整流模塊與所述選頻放大模塊相連接，用于對二次諧波信號進行整流電 路，并進行信號翻轉；
[0012] 所述平滑濾波模塊與所述相敏整流模塊相連接，用于對經(jīng)過翻轉的二次諧波信號 進行平滑濾波，得到直流信號；
[0013] 所述環(huán)境磁場獲取模塊與所述平滑濾波模塊相連接，用于將直流信號乘以預定的 標定系數(shù)，得到環(huán)境磁場數(shù)據(jù)；
[0014] 所述振動數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊與所述環(huán)境磁場獲取模塊相連接，用于接收所有磁通門傳 感器所對應的環(huán)境磁場數(shù)據(jù)，利用小波分析找出每段環(huán)境磁場數(shù)據(jù)中的微振動數(shù)據(jù)段，將 相同時間段內的兩段微振動數(shù)據(jù)段進行比較，得到兩段微振動數(shù)據(jù)段之間的磁場差，再通 過該磁場差計算得到兩對應磁通門傳感器之間的微振動角度。
[0015] 進一步，所述控制處理電路中設有反饋調節(jié)模塊，所述反饋調節(jié)模塊分別與所述 平滑濾波模塊和所述感應線圈連接，用于將平滑濾波模塊中的直流信號與所述感應線圈所 產(chǎn)生的感應電流信號相減得到信號差值，并根據(jù)該信號差值對感應線圈所產(chǎn)生的感應電流 信號進行負反饋調節(jié)。
[0016] 進一步，所述激勵信號產(chǎn)生模塊與激勵線圈之間依次連接有：功率放大模塊、諧振 豐吳塊；
[0017] 所述功率放大模塊與所述激勵信號產(chǎn)生模塊相連接，用于對激勵信號的功率進行 放大；
[0018] 所述諧振模塊分別與所述功率放大模塊和所述激勵線圈相連接，用于對經(jīng)過功率 放大后的激勵信號進行諧振處理，并將經(jīng)過諧振處理的激勵信號輸送至激勵線圈。
[0019] 進一步，本發(fā)明還包括：數(shù)據(jù)輸出模塊，所述數(shù)據(jù)輸出模塊與所述振動數(shù)據(jù)統(tǒng)計模 塊連接，所述數(shù)據(jù)輸出模塊用于進行數(shù)據(jù)輸出，其還包括顯示屏，所述顯示屏用于對微振動 角度進行顯示。
[0020] 進一步，所述激勵線圈由兩個正交的線圈或三個相互正交的線圈組成，所述感應 線圈由三組線圈組成。
[0021] 本發(fā)明一種基于磁場的微振動測量方法，包括：
[0022] 產(chǎn)生激勵信號；
[0023] 所述激勵信號分別傳輸?shù)絻蓚€以上的磁通門傳感器中，所述磁通門傳感器中的激 勵線圈根據(jù)接收到的激勵信號，分別產(chǎn)生激勵磁場信號；
[0024] 所述磁通門傳感器中的感應線圈接收處于同一磁通門傳感器中的激勵信號所產(chǎn) 生的激勵磁場信號和外部的環(huán)境磁場信號，并根據(jù)該激勵磁場信號和環(huán)境磁場信號所疊加 成的混合磁場信號產(chǎn)生感應電流信號；
[0025] 對所述感應電流信號進行選頻放大，得到感應電流信號的二次諧波信號；
[0026] 對二次諧波信號進行整流電路，并在信號翻轉后進行平滑濾波，得到直流信號；
[0027] 將直流信號乘以預定的標定系數(shù)，得到每個磁通門傳感器的環(huán)境磁場數(shù)據(jù)；
[0028] 利用小波分析找出每段環(huán)境磁場數(shù)據(jù)中的微振動數(shù)據(jù)段，將兩個磁通門傳感器中 相同時間段內的微振動數(shù)據(jù)段進行比較，得到兩段微振動數(shù)據(jù)段之間的磁場差，再通過該 磁場差計算得到兩對應磁通門傳感器之間的微振動角度。
[0029] 進一步，所述對二次諧波信號進行整流電路，并在信號翻轉后進行平滑濾波，得到 直流信號之后包括：
[0030] 將直流信號與所述感應電流信號相減得到信號差值，并根據(jù)該信號差值對感應電 流信號的大小進行負反饋調節(jié)。
[0031] 進一步，所述根據(jù)該信號差值對感應電流信號的大小進行負反饋調節(jié)包括：
[0032] 判斷信號差值的正負，若信號差值為負值，則相應的增加感應電流信號；若信號差 值為正值，則相應的減少感應電流信號，直到該信號差值等于零為止。
[0033] 進一步，所述產(chǎn)生激勵信號之后包括：
[0034] 對激勵信號的功率進行放大；
[0035] 在激勵信號經(jīng)過功率放大后進行諧振處理，并將經(jīng)過諧振處理的激勵信號輸送至 激勵線圈。
[0036] 進一步，所述產(chǎn)生激勵信號之前包括：
[0037] 將磁通門傳感器與待測物體進行固定。
[0038] 進一步，所述通過該磁場差計算得到兩對應磁通門傳感器之間的微振動角度之后 包括：
[0039] 對微振動角度進行顯示。
[0040] 進一步，所述通過該磁場差計算得到兩對應磁通門傳感器之間的微振動角度包 括：
[0041] 通過將該磁場差乘以預定的正比例函數(shù)，從而計算得到兩對應磁通門傳感器之間 的微振動角度。
[0042] 進一步，所述激勵信號為矩形波信號。
[0043] 進一步，所述磁通門傳感器兩兩之間相互隔開。
[0044] 本發(fā)明利用磁通門磁強計測量振動產(chǎn)生的磁場變化，其能完全消除由于測量工件 自身的振動而帶入的噪聲，使測量得到的信號更加精準，其容易分析；且磁通門磁強計通過 測量磁場的變化得到相應的振動參數(shù)，其并不需要自己產(chǎn)生物理量，而是直接通過測量地 球上的磁場得到，這樣的處理方法不僅精度高，測量到的數(shù)據(jù)質量更好。
【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明的測量裝置中的一個實施例的邏輯結構示意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明的測量裝置中的另一個實施例的邏輯結構示意圖；
[0047]圖3為本發(fā)明的測量方法中的一個實施例的工作流程示意圖；
[0048]圖4為本發(fā)明的測量方法中的另一個實施例的工作流程示意圖；
[0049] 圖5為本發(fā)明微振動監(jiān)測的數(shù)據(jù)結果示意圖；
[0050]圖6為本發(fā)明一個實施例中微振動角度的計算原理示意圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0052] 請參閱圖1、圖2,本發(fā)明一個實施例提供一種基于磁場的微振動測