[发明专利]一种高灵敏度实时在线原位振动检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种高灵敏度实时在线原位振动检测系统及方法，基于光场内部干涉原理识别振动模式且通过匹配连续振动点的相似曲线来区分振动信号源和振动噪声干扰，同时高灵敏度光路系统可以识别干涉区域的微小变动，从而实现高灵敏度实时在线原位振动检测。激光进入分光棱镜，一部分光束直接到达反射镜面，而后返回至分光棱镜后，被探测器采集；另一部分光束经过光学变换后光路进入振动模块,振动改变入射光束反射路径和光偏振信息，信息光束与在先反射光束发生干涉，以不发生振动状态的探测器界面为基准，识别振动模式和干涉区域振动位移的微小变动。该统及方法具有灵敏度高、实时、在线原位、高可靠性和稳定性，信息丰富，功能易于扩充等特点。

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度实时在线原位振动检测系统及方法，属于振动传感探测技术领域。

背景技术

振动问题是近代工业发展领域研究的重要课题。随着生产技术的快速发展，动力结构有向大型化、高速化、复杂化和轻量化发展的趋势，由此而带来的振动问题尤为突出，所以，对振动的检测显得尤为重要。

振动传感装置主要包括传统的电磁式传感器和新兴的光学传感器。电磁式传感技术是将自然界振动信号先转变为电压信号的大小进而用门限完成判断和处理。电磁式传感器像振动电缆传感器、微波对射类传感器等对于自然界中随机发生的各种干扰，像大风，类与等环境扰动以及人为制造的噪声扰动等，存在干扰信号无法有效识别，造成误报率极高等较为严重的非线性。除此之外，传统点此类传感器前端需要供电模块，产生电磁干扰。不具有真正意义上的科学以及实际使用价值。而在新兴的光学传感技术中，大多采用光纤类振动传感技术，如申请号为ZL208984207U、名为“光纤二维振动传感器”的发明专利，该专利利用光纤悬臂梁、光纤毛细管以及薄膜形成法布里-珀罗干涉仪，通过判断光谱干涉条纹变化来监测外界物理量变化。

在先技术中，虽然存在一些优点，但与本发明相比，仍存在着本质的不足。例如：1.光纤传感器对温度及其敏感，导致光纤传感器无法排除外界除振动以外的温度等扰动的影响；2.该类光纤传感器虽然可以检测出振动频率、强度和方向特性，但是无法有效辨别出噪声干扰和信号源干扰，灵敏度有待提高。本发明与先技术相比所具有的优点为：1)基于光场内部干涉原理，在探测平面上形成较小明暗相间干涉条纹圆斑，干涉圆斑会随着振动薄膜的形变而发生移动，量化振动频率，方向，强度等振动模式，具有更高的可靠性。2)该发明通过匹配微小圆斑连续振动点的相似曲线可有效区分振动信号源和振动噪声干扰，具有极强的抗干扰能力。3)由于光波长一般都是微米量级，只要振动薄膜移动半个波长，圆斑位移及其内部干涉条纹模态会发生明显变化，本发明具有更高的灵敏度和分辨率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术存在的不足，提供一种高灵敏度实时在线原位振动检测系统及方法，具有灵敏度高、实时性极佳、便于集成和小型化、高可靠性、高稳定性，节能环保，检测信息量丰富，应用范围广泛、功耗低、适合动态实时长期监测、灵活度高、功能易于扩充等特点。