振动监控方法和系统技术方案

一种振动监控系统，包括：相干光源(110)、光束分光器(120)、位移传感器(130)以及位移测量系统(140)，相干光源(110)用于产生相干光；光束分光器(120)用于将相干光分成多束分相干光，其中，多束分相干光用于照射待测物体(150)；位移传感器(130)用于采集多束分相干光被待测物体(150)反射或者透射而形成的散斑图像；位移测量系统(140)用于根据散斑图像以非成像方式监控待测物体(150)的振动数据。还提供一种振动监控方法。

Vibration monitoring method and system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振动监控方法和系统
本申请涉及电子领域，尤其涉及一种振动监控方法和系统。
技术介绍
振动检测是通过振动的方法来对设备的状态进行检测和对故障进行诊断，由于振动检测具有直接探测、实时响应和故障类型覆盖范围广的特点，而在工业中得到广泛的应用。目前，振动检测主要采用将压电加速度传感器和振动部件紧密接触，以将振动变化转变为电量变化，并检测出来。但是，这种方式是接触式测量，即，压电加速度传感器必须和振动部件紧密接触，因此限制了这种方式的使用场合，例如，高温场合、高速场合等等。
技术实现思路
本申请提供了一种振动监控方法和系统，能够快速地对各种场合中的待测物体进行测量。第一方面，提供了一种振动监控系统，包括：相干光源、光束分光器、位移传感器以及位移测量系统，所述相干光源用于产生相干光；所述光束分光器用于将相干光分成多束分相干光，其中，所述多束分相干光用于照射待测物体；所述位移传感器用于采集所述多束分相干光被所述待测物体反射或者透射而形成的散斑图像；所述位移测量系统用于根据所述散斑图像以非成像方式监控所述待测物体的振动数据。可选地，位移测量系统还用于根据所述振动数据以及深度神经网络确定所述待测物体是否发生故障。可选地，所述振动数据包括时域特征数据、频域特征数据以及时频域特征数据，其中，所述时域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的均值、均方根、方差、奇异性指数、波形因子、峰值因子、峭度系数以及信号增量；所述频域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的幅值谱、相位谱、功率谱、功率谱密度、自回归模型参数、残差方差以及分形维数；所述时频域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的小波变换。可选地，所述位移传感器包括入射器和图像采集器，其中，从所述入射器入射的分相干光和所述图像采集器接收被待测物体反射或者透射的分相干光的方向同轴。可选地，所述位移传感器还包括反射镜、第一凸透镜、半反射半透射镜、第二凸透镜，所述反射镜用于将从所述入射器入射的分相干光进行反射以得到第一反射光；所述第一凸透镜用于将所述第一反射光进行汇聚从而得到第一汇聚光；所述半反射半透射镜用于将所述第一汇聚光进行反射以得到第二反射光，并透过待测物体反射所述第二反射光得到的测量光；所述第二凸透镜用于将所述测量光进行汇聚从而得到第二汇聚光，其中，所述第二汇聚光被所述图像采集器接收；其中，所述入射器入射的分相干光和所述测量光同轴。可选地，所述位移传感器的数量为多个，多个位移传感器用于采集所述多束分相干光被所述待测物体反射或者透射而形成的多个散斑图像，其中，所述多个位移传感器、多束分相干光和多个散斑图像之间存在一一对应关系。第二方面，提供了一种振动监控方法，包括如下步骤：相干光源产生相干光；光束分光器将相干光分成多束分相干光，其中，所述多束分相干光用于照射待测物体；位移传感器采集所述多束分相干光被所述待测物体反射或者透射而形成的散斑图像；位移测量系统根据所述散斑图像通过非成像方式监控所述待测物体的振动数据。可选地，所述方法还包括：位移测量系统根据所述振动数据以及深度神经网络确定所述待测物体是否发生故障，其中，所述深度神经网络是不需要对信号进行预处理，能够自适应提取特征数据的神经网络。可选地，所述振动数据包括时域特征数据、频域特征数据以及时频域特征数据，其中，所述时域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的均值、均方根、方差、奇异性指数、波形因子、峰值因子、峭度系数以及信号增量；所述频域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的幅值谱、相位谱、功率谱、功率谱密度、自回归模型参数、残差方差以及分形维数；所述时频域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的小波变换。可选地，所述位移传感器的数量为多个，位移传感器采集所述多束分相干光被所述待测物体反射或者透射而形成的散斑图像包括：多个位移传感器采集所述多束分相干光被所述待测物体反射或者透射而形成的多个散斑图像，其中，所述多个位移传感器、多束分相干光和多个散斑图像之间存在一一对应关系。上述方法中，通过同一束相干光被光束分光器分光之后得到多束分相干光，多束分相干光照射在待测物体中，反射或者透射的光线被位移传感器所接收，从而形成散斑图像，位移测量系统根据散斑图像以非成像方式监控待测物体的振动数据。由于分相干光可以直接照射在待测物体上，所以，可以直接对待测物体的运动状态进行监控，并且，待测物体表面和内部的微观结构由于形变和振动等经过相干光照明之后，待测物体的位移信息和形变信息都包含在散斑图像中，因此，不需要重构待测物体的真实图像，就可以直接根据散斑图像以非成像方式快速求解出散斑的位移量，从而得到待测物体的振动数据。附图说明图1是本申请提供了一种振动监控系统的结构示意图；图2是本申请提供的一种位移传感器的结构示意图；图3是本申请提供的一种位移传感器采集多个散斑图像从而得到振动数据的示意图；图4是本申请提供的一种深度神经网络的结构示意图；图5是本申请提供了一种振动监控方法的流程示意图。具体实施例本实施例的振动监控方法以及系统可以应用在多个领域，例如，汽车制造、家电、交通、食品领域，可以用于齿轮的精度检测、马达、压缩机运动噪音测试，轮胎摩擦偏心噪音分析、变速器、发动机噪音检测，人工心脏异音分析等等，此处不作具体限定。如图1所示，本申请提供了一种振动监控系统的结构示意图。如图1所示，本申请的振动监控系统包括：相干光源110、光束分光器120、多个位移传感器130以及位移测量系统140。其中，相干光源110的输出端通过光纤连接到光束分光器120的输入端，光束分光器120包括多个输出端，每个输出端通过光纤连接到对应的位移传感器130的输入端，位移传感器130的输出端通过电缆连接到位移测量系统140。这里，振动监控系统还可包括更多或者更少的部件，此处不作具体限定。所述相干光源110用于产生相干光，并将所述相干光传送给所述光束分光器120。所述光束分光器120用于将相干光分成多束分相干光，其中，所述多束分相干光用于照射待测物体150。所述位移传感器130用于采集所述多束分相干光被所述待测物体150反射或者透射而形成的散斑图像。所述位移测量系统140用于根据所述散斑图像以非成像方式监控所述待测物体150的振动数据。在一具体的实施例中，相干光源110产生的相干光是频率相同，且，振动方向相同的线性偏振光。相干光的光谱的取值范围可以比较大，例如，相干光的光谱的取值范围可以为215-2000纳米。也就是说，相干光的光谱的范围可以从紫外光延伸至近红外光。可以理解，上述相干光的光谱的取值范围仅仅是作为一种举例，不应构成具体限定。在一具体的实施例中，光束分光器120中可以包括一个或者多个分光器。分光器在对相干光进行分光时，会按照光功率相对应的比例分配成多个分相干光。在本申请实施例中，光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动监控系统，其特征在于，包括：相干光源、光束分光器、位移传感器以及位移测量系统，/n所述相干光源用于产生相干光；/n所述光束分光器用于将相干光分成多束分相干光，其中，所述多束分相干光用于照射待测物体；/n所述位移传感器用于采集所述多束分相干光被所述待测物体待测物体反射或者透射而形成的散斑图像；/n所述位移测量系统用于根据所述散斑图像以非成像方式监控所述待测物体的振动数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种振动监控系统，其特征在于，包括：相干光源、光束分光器、位移传感器以及位移测量系统，
所述相干光源用于产生相干光；
所述光束分光器用于将相干光分成多束分相干光，其中，所述多束分相干光用于照射待测物体；
所述位移传感器用于采集所述多束分相干光被所述待测物体待测物体反射或者透射而形成的散斑图像；
所述位移测量系统用于根据所述散斑图像以非成像方式监控所述待测物体的振动数据。


根据权利要求1所述的系统，其特征在于，位移测量系统还用于根据所述振动数据以及深度神经网络确定所述待测物体是否发生故障。


根据权利要1所述的系统，其特征在于，所述振动数据包括时域特征数据、频域特征数据以及时频域特征数据，其中，
所述时域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的均值、均方根、方差、奇异性指数、波形因子、峰值因子、峭度系数以及信号增量；
所述频域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的幅值谱、相位谱、功率谱、功率谱密度、自回归模型参数、残差方差以及分形维数；
所述时频域特征数据包括：振动幅值和振动加速度的小波变换。


根据权利要求1至3任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述位移传感器包括入射器和图像采集器，其中，从所述入射器入射的分相干光和所述图像采集器接收被待测物体反射或者透射的分相干光的方向同轴。


根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述位移传感器还包括反射镜、第一凸透镜、半反射半透射镜、第二凸透镜，
所述反射镜用于将从所述入射器入射的分相干光进行反射以得到第一反射光；
所述第一凸透镜用于将所述第一反射光进行汇聚从而得到第一汇聚光；
所述半反射半透射镜用于将所述第一汇聚光进行反射以得到第二反射光，并透过待测物体反射所述第二反射光得到的测量光；
所述第二凸透镜用于将所述测量光进行汇聚从而得到第二汇聚光，其中，所述第二汇聚光被所述图像采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星泽，舒远，
申请(专利权)人：合刃科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44