[发明专利]光纤式测扭振法的分度误差抑制方法

摘要

一种光纤式测扭振法的分度误差抑制方法属于扭振信号处理领域，在基于光纤传感器的脉冲时序法的基础上，该方法能够有效减少黑白条纹带分度误差对数据分析结果的影响。包括以下步骤：首先，将扭振数据转化为扭振数据矩阵；通过提取周期性对应点均值的方式，求出基准数据；其次，结合扭振数据与基准数据提取出更能反映扭振信息的扭振特征数据；之后，对扭振特征数据进行高通滤波，削弱与本实验无关的低频外部振动噪声，提高信噪比；最后，对滤波后的扭振特征数据进行FFT频谱分析，得出扭振频率。本发明能有效地削弱黑白条纹带拉伸变形及首尾不能精准衔接等分度误差对数据分析结果的影响，增大其适用范围。

主权项

1.一种光纤式测扭振法的分度误差抑制方法，在被测轴上粘贴由m个白条纹组成的黑白条纹带分度装置，将光纤传感器固定在黑白条纹带位置的一侧，光纤传感器会传递激光至黑白条纹上并接收相应的光发射回波信号；高速计数器卡会采集由黑白条纹带触发产生的时间差序列{t₁,t₂,...,t_m}；时间差序列经过转化后可得到扭振数据W_ω，其特征在于，所述分度误差抑制方法包括以下步骤：步骤一，将扭振数据W_ω转化为扭振数据矩阵w_ω将被测轴旋转一周时采集到的数据定义为一个部分，设该扭振数据有k个部分，可表示为G_ω1,G_ω2,...,G_ωk；假定黑白条纹带上有m个白条纹，则每个部分内均有由白条纹触发产生的m个数据点，则可得到扭振数据矩阵步骤二，获取基准数据W_s分别求出扭振数据矩阵w_ω中各列元素的均值，表示为：将m个均值作为该组扭振数据的基准数据W_s；步骤三，提取扭振特征数据矩阵w将步骤一扭振数据矩阵w_ω内的各行元素依次与步骤二基准数据对应相减，即可得到扭振特征数据矩阵w，表示为：步骤四，将扭振特征数据矩阵w转化为扭振特征数据W将扭振特征数据矩阵w内的元素从第1行开始通过首尾相连的方式按行展开成一行数据序列，该序列即为扭振特征数据W，表示为：提取扭振特征数据W时，相当于分别以基准数据的每个数据点作为每次采样长度的采样始点，采集扭振数据点与基准数据点之间的差值，即扭振数据的每个数据点为每次采样长度的采样终点；各采样始点之间的采样间隔随基准数据变化，在被测轴旋转一周的时间内，数据采集系统会采集由m个白条纹触发产生的m个数据点；则数据分析过程中使用的采样频率F_s表示为：F_s＝f×m  (7)式中，f为被测轴转频，即f＝1/T_s，m为黑白条纹带上的白条纹个数，T_s为被测轴每旋转一周的时间；该采样频率F_s相当于每个旋转周期内的各瞬时采样频率的均值；步骤五，对扭振特征数据W进行高通滤波和频谱分析，提取扭振频率5.1)构造高通滤波器h(n)，对步骤四得到的扭振特征数据W进行高通滤波，削弱与数据分析结果无关的低频外部振动噪声，提高信噪比；5.2)对高通滤波所得到的结果W_h进行FFT频谱分析，得到扭振频率信息。