测振测温装置及其信号处理方法制造方法及图纸

本申请公开了一种测振测温装置及其信号处理方法，其中，装置包括：激光测振组件、红外测温组件和信号处理组件，激光测振组件用于针对待测物体发射测量激光，并根据测量激光得到的参考光束和测量光束获得干涉光束，干涉光束转换可以得到两路光电信号；红外测温组件可以将待测物体的红外辐射能量转换为温度电信号；信号处理组件，用于对两路光电信号进行非线性误差矫正，并解调得到待测物体的振动信息，并对温度电信号进行温度信息还原，得到待测物体的表面温度。由此，解决相关技术中通过多个传感器进行接触测温与测振，无法保证测量时间和测量点的一致性，导致测量的准确性较差，且测量的灵活性差，操作复杂，用户体验较差等问题。用户体验较差等问题。用户体验较差等问题。

【技术实现步骤摘要】
测振测温装置及其信号处理方法


[0001]本申请涉及激光测量
，特别涉及一种测振测温装置及其信号处理方法。

技术介绍

[0002]随着第四次工业革命、物联网等产业的快速发展，传感器系统正向着微小型化、智能化、多信息检测和网络化方向发展。多信息检测在现今的科学研究和工业生产中占据的地位愈发重要，其中，振动和温度是传感器重点检测的两个信息量。为了获取振动信息和温度信息，
[0003]相关技术中，当需要同时获取振动信息和温度信息时，比如泵机运行状况监测，通常需要同时安装振动传感器和温度传感器才能实现振动信息和温度信息的测量。
[0004]然而，相关技术中的传感器通常不具备非接触测温与测振的功能，灵活度较低，且操作更加复杂，且无法准确保证多个传感器测量时间和测量点的一致性，测量的可靠性较差，大大降低用户的使用体验，亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种测振测温装置及其信号处理方法，以解决相关技术中通过多个传感器进行接触测温与测振，无法保证测量时间和测量点的一致性，导致测量的准确性较差，且测量的灵活性差，操作复杂，用户体验较差等问题。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种测振测温装置，包括：
[0007]激光测振组件，所述激光测振组件包括激光光源、光学干涉子组件和相干光探测子组件，其中，所述激光光源用于针对待测物体，生成测量激光；所述光学干涉子组件用于将所述测量激光分光为本振光和信号光，根据所述本振光在所述光学干涉子组件内的反射得到参考光束，并将所述信号光发射到所述待测物体表面，根据所述待测物体表面的散射光束得到测量光束，以根据所述参考光束和所述测量光束得到干涉光束；所述相干光探测子组件用于根据所述干涉光束转换得到第一路光电信号和第二路光电信号；
[0008]红外测温组件，所述红外测温组件与所述激光测振组件共光轴，所述红外测温组件包括红外测温光学系统和光电探测器；其中，所述红外测温光学系统用于汇聚所述待测物体的红外辐射能量，所述光电探测器用于根据所述红外辐射能量转换得到温度电信号；
[0009]信号处理组件，用于对所述两路光电信号进行非线性误差矫正得到两路等幅正交电信号，并对所述两路等幅正交电信号进行解调，得到所述待测物体的振动信息，并对所述温度电信号进行温度信息还原，得到所述待测物体的表面温度。
[0010]进一步地，所述光学干涉子组件包括：
[0011]光隔离器，用于单向传输所述测量激光；
[0012]第一偏振分光镜，用于在所述测量激光通过所述光隔离器后进行分光，得到本振光和信号光，其中，所述本振光为反射光和所述信号光为透射光；
[0013]参考臂，所述参考臂包括第一四分之一波片和参考镜，其中，所述第一四分之一波
片透射对所述本振光；所述参考镜用于将透射后的本振光反射至所述第一四分之一波片，以使得所述第一四分之一波片再次进行透射，并经过所述第一偏振分光镜透射后得到所述参考光束；
[0014]测量臂，所述测量臂包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片用于用于对所述信号光进行透射，并将透射后的信号光通过聚焦透镜投射至所述待测物体表面，所述聚焦透镜还用于将接收到的所述待测物体表面的散射光束发射至所述第二四分之一波片，以使得所述第二四分之一波片对所述散射光束进行透射，并经过所述第一偏振分光镜反射后得到所述测量光束；其中，
[0015]所述参考光束和所述测量光束在所述第一偏振分光镜内干涉形成所述干涉光束。
[0016]进一步地，所述相干光探测子组件包括：
[0017]第三四分之一波片，用于透射所述干涉光束；
[0018]消偏振分光镜，用于对透射后的所述干涉光束进行分光，以得到第一反射光和第一透射光；
[0019]第二偏振分光镜，用于对所述第一反射光进行分光，得到第二反射光和第二透射光；
[0020]第二反射镜，用于反射所述第二透射光，得到第三反射光；
[0021]第一平衡探测器，用于接收所述第二反射光和所述第三反射光，并转化为所述第一路光电信号；
[0022]二分之一波片，用于透射所述第一透射光；
[0023]第三偏振分光镜，用于对经过所述二分之一波片的所述第一透射光进行分光，得到第三透射光和第四反射光；
[0024]第三反射镜，用于反射所述第四反射光，得到第五反射光；
[0025]第二平衡探测器，用于接收所述第五反射光和所述第三透射光，并转化为所述第二路光电信号。
[0026]进一步地，所述相干光探测子组件包括：
[0027]二分之一波片，用于透射所述干涉光束；
[0028]消偏振分光镜，用于对透射后的所述干涉光束进行分光，以得到第一反射光和第一透射光；
[0029]第二偏振分光镜，用于对所述第一反射光进行分光，得到第二反射光和第二透射光；
[0030]第二反射镜，用于反射所述第二透射光，得到第三反射光；
[0031]第一平衡探测器，用于接收所述第二反射光和所述第三反射光，并转化为所述第一路光电信号；
[0032]第三四分之一波片，用于透射所述第一透射光；
[0033]第三偏振分光镜，用于对经过所述二分之一波片的所述第一透射光进行分光，得到第三透射光和第四反射光；
[0034]第三反射镜，用于反射所述第四反射光，得到第五反射光；
[0035]第二平衡探测器，用于接收所述第五反射光和所述第三透射光，并转化为所述第二路光电信号。
[0036]可选地，其中，
[0037]所述激光光源输出线偏振光偏振方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第一预设角度；
[0038]所述第一四分之一波片快轴方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第二预设角度；
[0039]所述第二四分之一波片快轴方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第三预设角度；
[0040]所述第三四分之一波片快轴方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第四预设角度
[0041]所述二分之一波片快轴方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第五预设角度；
[0042]所述第二偏振分光镜快轴方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第六预设角度；
[0043]所述第三偏振分光镜快轴方向与所述第一偏振分光镜快轴呈第七预设角度。
[0044]进一步地，还包括：
[0045]第一分束器，所述第一分束器用于通过调整自身角度实现所述红外测温组件与所述激光测振组件共光轴。
[0046]进一步地，还包括：
[0047]指示光组件，所述指示光组件包括指示光模块和第二分束器，其中，所述指示光模块用于在所述测量激光为不可见光波段时，指示所述测量激光的测量点位；所述第二分束器用于通过调整自身角度实现与所述激光测振组件共光轴。
[0048]本申请第二方面实施例提供一种如上述实施例所述的测振测温装置的信号处理方法，包括以下步骤：
[0049]针对待测物体，生成测量激光；
[0050]将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测振测温装置，其特征在于，包括：激光测振组件，所述激光测振组件包括激光光源、光学干涉子组件和相干光探测子组件，其中，所述激光光源用于针对待测物体，生成测量激光；所述光学干涉子组件用于将所述测量激光分光为本振光和信号光，根据所述在所述光学干涉子组件内的反射得到参考光束，并将所述信号光发射到所述待测物体表面，根据所述待测物体表面的散射光束得到测量光束，以根据所述参考光束和所述测量光束得到干涉光束；所述相干光探测子组件用于根据所述干涉光束转换得到第一路光电信号和第二路光电信号；红外测温组件，所述红外测温组件与所述激光测振组件共光轴，所述红外测温组件包括红外测温光学系统和光电探测器；其中，所述红外测温光学系统用于汇聚所述待测物体的红外辐射能量，所述光电探测器用于根据所述红外辐射能量转换得到温度电信号；信号处理组件，用于对所述两路光电信号进行非线性误差矫正得到两路等幅正交电信号，并对所述两路等幅正交电信号进行解调，得到所述待测物体的振动信息，并对所述温度电信号进行温度信息还原，得到所述待测物体的表面温度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学干涉子组件包括：光隔离器，用于单向传输所述测量激光；第一偏振分光镜，用于在所述测量激光通过所述光隔离器后进行分光，得到本振光和信号光，其中，所述本振光为反射光和所述信号光为透射光；参考臂，所述参考臂包括第一四分之一波片和参考镜，其中，所述第一四分之一波片透射对所述本振光；所述参考镜用于将透射后的本振光反射至所述第一四分之一波片，以使得所述第一四分之一波片再次进行透射，并经过所述第一偏振分光镜透射后得到所述参考光束；测量臂，所述测量臂包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片用于用于对所述信号光进行透射，并将透射后的信号光通过聚焦透镜投射至所述待测物体表面，所述聚焦透镜还用于将接收到的所述待测物体表面的散射光束发射至所述第二四分之一波片，以使得所述第二四分之一波片对所述散射光束进行透射，并经过所述第一偏振分光镜反射后得到所述测量光束；其中，所述参考光束和所述测量光束在所述第一偏振分光镜内干涉形成所述干涉光束。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述相干光探测子组件包括：第三四分之一波片，用于透射所述干涉光束；消偏振分光镜，用于对透射后的所述干涉光束进行分光，以得到第一反射光和第一透射光；第二偏振分光镜，用于对所述第一反射光进行分光，得到第二反射光和第二透射光；第二反射镜，用于反射所述第二透射光，得到第三反射光；第一平衡探测器，用于接收所述第二反射光和所述第三反射光，并转化为所述第一路光电信号；二分之一波片，用于透射所述第一透射光；第三偏振分光镜，用于对经过所述二分之一波片的所述第一透射光进行分光，得到第三透射光和第四反射光；第三反射镜，用于反射所述第四反射光，得到第五反射光；
第二平衡探测器，用于接收所述第五反射光和所述第三透射光，并转化为所述第二路光电信号。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述相干光探测子组件包括：二分之一波片，用于透射所述干涉光束；消偏振分光镜，用于对透射后的所述干涉光束进行分光，以得到第一反射光和第一透射光；第二偏振分光镜，用于对所述第一反射光进行分光，得到第二反射光和第二透射光；第二反射镜，用于反射所述第二透射光，得到第三反射光；第一平衡探测器，用于接收所述第二反射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞本立，罗家童，吕韬，胡小俭，汪辉，
申请(专利权)人：安徽至博光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：