一种激光多普勒振动测量系统技术方案

本发明专利技术一种激光多普勒振动测量系统，包括电磁激振装置、激光发射器、分光棱镜、信号光探测器A、信号光探测器B、参考光探测器和信号处理仪。电磁激振装置对被测叶片进行激振，激光发射器发射激光，经过分光棱镜将激光分为信号光和参考光，信号光经过叶片表面反射回来后与参考光干涉，由信号光探测器A和信号光探测器B接收；参考光经过分光棱镜后由参考光探测器接收。信号光探测器A、信号光探测器B和参考光探测器将接收信号传递至信号处理仪，信号处理仪通过信号频移即可计算出振动实时速度，并由此得到其他振动数据。本发明专利技术相比传统激光多普勒测振系统极大程度的降低了系统结构难度，振动测量精度高，能够满足工程应用在线监测的需要。要。要。

【技术实现步骤摘要】
一种激光多普勒振动测量系统


[0001]本专利技术涉及测试
，具体涉及一种激光多普勒振动测量系统。

技术介绍

[0002]叶片是重型燃气轮机的关键部件。在工作状态下，叶片承受稳态气流力和非稳态气流力的共同作用，极其容易产生振动。因此，叶片振动的研究与测试在工程应用中具有重要地位。准确测量出叶片振动的相关数据，进而更好的控制叶片振动具有重要的工程实践价值。
[0003]测振方法主要分为接触式测量和非接触式测量两大类。非接触式测量由于不会影响被测对象振动的原有状态，具有成为未来振动测量主流方法的潜力。激光多普勒测振技术具有精度高、动态响应快、测量范围大、不影响被测物体的振动等优点，但其测试系统结构复杂，应用难度高。如何有效降低激光多普勒测振系统结构难度是目前急需解决的难题。
[0004]传统激光多普勒测振技术多基于多个光学头，由于各个光学头相互独立且激光发射器频率存在不稳定性，在光学头的探测带宽内有可能存在两个或三个激光器发射波长相等的情况，导致测量结果误差较大，降低了系统的可行度。同时，由于需要多个光学头，系统结构复杂、应用成本高，影响了工程实践推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对激光多普勒测振技术系统结构复杂、成本高的不足，提出了一种激光多普勒振动测量系统，该系统只需要布置一个光学头就能够实现叶片振动测量，具有结构简单、面内振动测量精度高的优点，能够满足工程应用中测量叶片振动的需要。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案是：r/>[0007]一种激光多普勒振动测量系统，包括电磁激振装置、激光发射器、分光棱镜、信号光探测器A、信号光探测器B、参考光探测器和信号处理仪；
[0008]电磁激振装置用于对被测叶片进行激振，激光发射器用于发射激光，经过分光棱镜将激光分为信号光和参考光，信号光经过被测叶片表面反射回来后与参考光干涉，由信号光探测器A和信号光探测器B接收；参考光经过分光棱镜后由参考光探测器接收；信号光探测器A、信号探测器B和参考光探测器用于将接收信号传递至信号处理仪，信号处理仪通过信号频移即可计算出振动实时速度，并由此得到其他振动数据。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，电磁激振装置、激光发射器、分光棱镜、信号光探测器A、信号光探测器B、参考光探测器和信号处理仪均设置在测试平台上。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，被测叶片通过夹具设置在测试平台上。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，激光发射器处不设置信号光探测器，仅设置提供激光光源的发射装置。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，激光发射器发射的激光信号通过分光棱镜分为信号光
和参考光。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，参考光探测器和激光发射器之间夹角α为30
°
～40
°
，该测量角度综合考虑了信号光与参考光接收测量范围、信号光与参考光之间干涉关系。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，信号光探测器A和信号光探测器B之间夹角β为40
°
～60
°
，该测量角度综合考虑了测量点尺寸、足够的离面位移测量范围、足够的振动信号分辨力。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，信号光探测器A和信号光探测器B仅接受采集的信号光与参考光有效干涉时的外差信号。
[0016]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0017](1)本专利技术采用非接触式方法对叶片振动进行测量，避免了接触式测量线路布置对测量结果的影响，有利于提高测试结果的精度。
[0018](2)本专利技术与光学头激光多普勒振动测量系统相比，仅需要一个光学头，结构更为简单，宜于进行光路对准，在实际工程中应用更为方便。
[0019](3)本专利技术信号光探测器A和信号光探测器B作为被动检测器，不影响物体上的空间分辨力，能够改善了对准公差和测量深度，便于试验操作。
[0020]综上所述，本专利技术满足了叶片振动测量需求，能够实现非接触式测量，为工程应用激光多普勒测振技术提供了一种方案。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的系统结构示意图；
[0022]图2是激光多普勒测振技术原理示意图；
[0023]图3是本专利技术测量获得的某型叶片振动频谱图。
[0024]图中代号含义：1
‑
测试平台；2
‑
被测叶片；3
‑
夹具；4
‑
电磁激振装置；5
‑
激光发射器；6
‑
分光棱镜；7
‑
参考光探测器；8
‑
信号光探测器A；9
‑
信号光探测器B。
具体实施方式
[0025]需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本专利技术的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本专利技术的保护范围，本专利技术的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。
[0026]参见图1，本专利技术一种激光多普勒振动测量系统，包括测试平台1、夹具3、电磁激振装置4、激光发射器5、分光棱镜6、信号光探测器A8、信号光探测器B9、参考光探测器7、信号处理仪10。被测叶片2通过夹具3固定于测试平台1。电磁激振装置4固定于被测叶片2压力面侧，其激振部对准叶片压力面。激光发射器5对准被测叶片2吸力面固定于测试平台1。分光棱镜6固定于激光发射器5与被测叶片2之间。参考光探测器7固定于测试平台1，和激光发射器5之间夹角α为30
°
～40
°
。信号光探测器A8和信号光探测器B9固定于测试平台1，信号光探测器A8和信号光探测器B9之间夹角β为40
°
～60
°
。信号处理仪10固定于测试平台1，接收信
号光探测器A8、信号光探测器B9和参考光探测器7传递的信号。
[0027]参见图2，激光多普勒的原理是测量多普勒频移值，从而得到被测对象的实时速度。激光器发射的激光经过分光棱镜分为测量光和参考光，参考光打在固定的反射镜上并反射回分光棱镜，测量光打在振动的被测物上并反射回分光棱镜，最终两束光在分光棱镜处重新合束。两束光信号之间频移信息被光电探测器接收，信号处理系统通过计算频移信号获取被测对象的振动信息。
[0028]参见图3，为采用本专利技术测量获得的某型叶片振动频谱图，可以看出该型叶片一阶频率为253Hz，二阶频率为284Hz，三阶频率为291Hz。
[0029]为了对本专利技术一种激光多普勒振动测量系统进一步了解，现对其操作步骤做一说明。
[0030]测量时，电磁激振装置4对被测叶片2进行激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光多普勒振动测量系统，其特征在于，包括电磁激振装置(4)、激光发射器(5)、分光棱镜(6)、信号光探测器A(8)、信号光探测器B(9)、参考光探测器(7)和信号处理仪(10)；电磁激振装置(4)用于对被测叶片(2)进行激振，激光发射器(5)用于发射激光，经过分光棱镜(6)将激光分为信号光和参考光，信号光经过被测叶片(2)表面反射回来后与参考光干涉，由信号光探测器A(8)和信号光探测器B(9)接收；参考光经过分光棱镜(6)后由参考光探测器(7)接收；信号光探测器A(8)、信号探测器B(9)和参考光探测器(7)用于将接收信号传递至信号处理仪(10)，信号处理仪(10)通过信号频移即可计算出振动实时速度，并由此得到其他振动数据。2.根据权利要求1所述的一种激光多普勒振动测量系统，其特征在于，电磁激振装置(4)、激光发射器(5)、分光棱镜(6)、信号光探测器A(8)、信号光探测器B(9)、参考光探测器(7)和信号处理仪(10)均设置在测试平台(1)上。3.根据权利要求1所述的一种激光多普勒振动测量系统，其特征在于，被测叶片(2)通过夹具(3)设置在测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫安，肖俊峰，高松，李园园，上官博，张蒙，于飞龙，段静瑶，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：