[发明专利]一种激光非接触式物体振动检测及监测方法

权利要求书

1.一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，布置光路，将线激光器、光栅、单点阵面光电传感器和检测物布置于同一平面上，使线激光器出射光照射在检测物表面后所产生的反射光经过光栅到达单点阵面光电探测器；调整各部件角度使检测物静止状态下所反射的反射光穿过光栅后产生的第零级衍射条纹垂直进入单点阵面光电传感器；

S2，数据采集，将单点阵面光电传感器信号接入示波器，采集检测物静止时反射光穿过光栅产生的第零级衍射条纹与第一级衍射条纹照射在单点阵面光电传感器平面上的距离X；检测物绕固定点O振动，检测物静止时反射光点为A，测量AO间的距离为h；检测物静止时反射光穿过光栅产生的第零级衍射条纹到单点阵面光电传感器的接收点为F，测量点A到点F的距离为L；然后振动检测物，调整光栅与单点阵面光电传感器之间的距离，直至检测物振动时反射光穿过光栅后产生的第一级衍射条纹刚好进入单点阵面光电传感器；记录此刻光栅与单点阵面光电传感器之间的距离D；

S3，振动计算，包括振动角度计算和振动频率计算，通过所采集的数据D、h、L、X计算出检测物振动时相对于静止状态产生的振动角度；通过振动状态下检测物反射光穿过光栅后的第一级衍射条纹摆入或摆出单点阵面光电传感器时接收到的实时信号得到检测物振动频率。

2.如权利要求1所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：所述步骤S1中检测物静止状态下，通过调整线激光器、光栅、单点阵面光电传感器和检测物间的角度差以保证光路中入射光束与经检测物反射光束间夹角成90°；所述步骤S3中所述振动角度计算分为以下步骤，

S3.1，计算衍射角，已知入射激光波长λ和光栅栅距d，通过衍射公式dsinθ＝λ计算出检测物静止时反射光线穿过光栅产生的第一级衍射条纹和第零级衍射条纹之间的衍射角θ；

S3.2，所述距离X和距离D与衍射角θ之间的三角函数关系为x＝Dtanθ；

S3.3，检测物振动时相对于静止状态产生的振动角度记为α，根据三角函数三角关系利用如下公式计算得出振动角度α：

3.如权利要求1所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：所述步骤S3中所述振动频率的计算为根据示波器测振信号周期波形的时间间隔t，由振动频率f＝1/t即可得到检测物振动频率。

4.如权利要求1所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：将所述光栅置于高精度位移平台之上；在检测物表面设置镜面反射配件，增强入射光的反射。

5.如权利要求1所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：步骤S2中当检测物振动，但还没有调整光栅与单点阵面光电传感器之间的距离时，仅有第零级衍射条纹在单点阵面光电传感器上晃动，因此示波器波形中仅有对应检测物振动时反射光穿过光栅产生的第零级衍射条纹摆入摆出的周期特征峰U₀；当调整光栅直至检测物振动时反射光穿过光栅后产生的的第一级衍射条纹刚好进入单点阵面光电传感器，示波器中除第零级衍射条纹对应特征峰U₀，同时出现第一级衍射条纹对应信号特征峰V₀；通过单点阵面光电传感器接收光电信号在示波器上显示的特征峰V₀判断检测物反射光穿过光栅后产生的第一级衍射条纹是否刚好进入单点阵面光电传感器；之后通过观察U₀和V₀判断检测物是否处于非正常振动状态。

6.如权利要求5所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：所述非正常振动状态包括检测物振动幅度非正常和检测物振动频率非正常。

7.如权利要求6所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：将检测物正常振动时特征峰V₀峰值大小P为标准，当P变化值Δ_P≥0.1P或Δ_P≤-0.1P或P＝0时，检测物处于振动幅度非正常状态。

8.如权利要求6所述的一种激光非接触式物体振动检测及监测方法，其特征在于：两个特征峰U₀间隔时间为T,当T变化值Δ_T≥0.01T或Δ_T≤-0.01T时，检测物处于振动频率非正常状态。