一种非接触式三维测振传感器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非接触式三维测振传感器系统，包括呈三角形设置的三个光芯片测量模块；光路偏折单元，用于将三束相互平行的测量激光偏折至被测物体上同一点，且该点位于所述中心轴上；计算单元，用于根据所述三个光芯片测量模块分别测量得到的位移值计算被测振动物体的三维振动值。本发明专利技术利用光路偏折单元将三束相互平行的测量激光偏折至被测物体上同一点，从而改变激光光轴，使三束测量激光均与中心轴呈同一角度，从而实现了对定点距离的被测振动物体的三维振动测量，实现了传感器系统的小型化。同时，本发明专利技术的非接触式三维测振传感器系统具有结构简单、操作方便、小型化、成本低的优点，并有效保证测量精度。并有效保证测量精度。并有效保证测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式三维测振传感器系统


[0001]本专利技术涉及振动测量
，尤其是指一种非接触式三维测振传感器系统。

技术介绍

[0002]调频连续波(FMCW，Frequency Modulated Continuous Wave)测距法，其原理是发送具有一定带宽、频率线性变化的连续信号，再对接收到的连续信号进行快速傅里叶变换，通过发送与接收信号的频率差来计算两个信号的时间差，最后由时间差得到对应的距离值。FMCW法基于相干原理，具有很强的抗干扰，以及拥有较高信噪比的优势而被广泛关注。由于其高精度测量，开始被广泛应用于振动物体的振动测量，从而获得被测物体的加速度值。而现有的基于FMCW法的三维测振系统大多存在结构复杂、难以小型化的问题。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结构合理、小型化的非接触式三维测振传感器系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种非接触式三维测振传感器系统，该非接触式三维测振传感器系统包括：
[0005]呈三角形设置的三个光芯片测量模块，所述三个光芯片测量模块用于发射三束相互平行的测量激光；其中，三束相互平行的测量激光所确定的圆为目标圆，所述目标圆所在的面为目标面，经过所述目标圆的中心且垂直于所述目标面的轴记为中心轴；
[0006]光路偏折单元，所述光路偏折单元用于将三束相互平行的测量激光偏折至被测物体上同一点，且该点位于所述中心轴上；
[0007]计算单元，所述计算单元用于根据所述三个光芯片测量模块分别测量得到的位移值计算被测振动物体的三维振动值。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述三个光芯片测量模块所在的平面与所述目标面平行。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述三个光芯片测量模块包括第一光芯片测量模块、第二光芯片测量模块、第三光芯片测量模块，将所述第一光芯片测量模块发出的激光在XY平面的投影与X轴重合，所述中心轴与Z轴重合，每束测量激光在偏折后分别与X、Y、Z轴的夹角如下：
[0010]θ
x1
＝π/2
‑
θ,θ
y1
＝π/2,θ
z1
＝θ,
[0011][0012][0013]其中，每束测量激光在偏折前与所述中心轴的距离为r，每束测量激光在偏折后与所述中心轴的夹角为θ，每个光芯片测量模块与所述光路偏折单元之间的距离为d，θ
x1
、θ
x2
、θ
x3
分别表示第一光芯片测量模块发出的激光经过光路偏折单元后与X、Y、Z轴的夹角；θ
y1
、
θ
y2
、θ
y3
分别表示第二光芯片测量模块发出的激光经过光路偏折单元后与X、Y、Z轴的夹角；θ
z1
、θ
z2
、θ
z3
分别表示第三光芯片测量模块发出的激光经过光路偏折单元后与X、Y、Z轴的夹角；
[0014]并通过以下公式计算被测振动物体的三维振动值：
[0015]d1＝v
x
cos(θ
x1
)+v
y cos(θ
y1
)+v
z cos(θ
z1
)
[0016]d2＝v
x
cos(θ
x2
)+v
y
cos(θ
y2
)+v
z
cos(θ
z2
)
[0017]d3＝v
x
cos(θ
x3
)+v
y cos(θ
y3
)+v
z cos(θ
z3
)
[0018]其中，d1、d2、d3分别为第一光芯片测量模块、第二光芯片测量模块、第三光芯片测量模块测量得到的被测振动物体沿各自激光方向的位移值；v
x
、v
y
、v
z
分别为被测振动物体沿X、Y、Z轴的三维振动值。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述三个光芯片测量模块呈等边三角形设置。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，每个光芯片测量模块与光路偏折单元之间均设有准直单元，所述准直单元用于将测量激光准直后入射至所述光路偏折单元。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述光路偏折单元为聚焦透镜或棱镜。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，还包括保持架，所述三个光芯片测量模块设置在所述保持架上。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，还包括盖板，所述盖板设置在所述保持架上。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，还包括PCBA板，所述PCBA板与三个光芯片测量模块连接。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，还包括插接件，所述PCBA板通过插接件与外部连接。
[0026]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0027]本专利技术的非接触式三维测振传感器系统利用光路偏折单元将三束相互平行的测量激光偏折至被测物体上同一点，从而改变激光光轴，使三束测量激光均与中心轴呈同一角度，从而实现了对定点距离的被测振动物体的三维振动测量，实现了传感器系统的小型化。同时，本专利技术的非接触式三维测振传感器系统具有结构简单、操作方便、小型化、成本低的优点，并有效保证测量精度。
[0028]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0029]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0030]图1是本专利技术实施例中非接触式三维测振传感器系统的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例中非接触式三维测振传感器系统的光路图；
[0032]图3是本专利技术实施例中非接触式三维测振传感器系统的测振原理图。
[0033]标记说明：
[0034]1、光芯片测量模块；2、准直单元；3、保持架；4、光路偏折单元；5、透镜压圈；6、主PCBA板；7、同步PCBA板；8、插接件；9、盖板；11、第一光芯片测量模块；12、第二光芯片测量模
块；13、第三光芯片测量模块。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0036]实施例一
[0037]参照图1
‑
3所示，本实施例公开了一种非接触式三维测振传感器系统，该非接触式三维测振传感器系统包括：
[0038]呈三角形设置的三个光芯片测量模块1，所述三个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式三维测振传感器系统，其特征在于，包括：呈三角形设置的三个光芯片测量模块，所述三个光芯片测量模块用于发射三束相互平行的测量激光；其中，三束相互平行的测量激光所确定的圆为目标圆，所述目标圆所在的面为目标面，经过所述目标圆的中心且垂直于所述目标面的轴记为中心轴；光路偏折单元，所述光路偏折单元用于将三束相互平行的测量激光偏折至被测物体上同一点，且该点位于所述中心轴上；计算单元，所述计算单元用于根据所述三个光芯片测量模块分别测量得到的位移值计算被测振动物体的三维振动值。2.根据权利要求1所述的非接触式三维测振传感器系统，其特征在于，所述三个光芯片测量模块所在的平面与所述目标面平行。3.根据权利要求2所述的非接触式三维测振传感器系统，其特征在于，所述三个光芯片测量模块包括第一光芯片测量模块、第二光芯片测量模块、第三光芯片测量模块，将所述第一光芯片测量模块发出的激光在XY平面的投影与X轴重合，所述中心轴与Z轴重合，每束测量激光在偏折后分别与X、Y、Z轴的夹角如下：θ
x1
＝π/2
‑
θ,θ
y1
＝π/2,θ
z1
＝θ,＝θ,其中，每束测量激光在偏折前与所述中心轴的距离为r，每束测量激光在偏折后与所述中心轴的夹角为θ，每个光芯片测量模块与所述光路偏折单元之间的距离为d，θ
x1
、θ
x2
、θ
x3
分别表示第一光芯片测量模块发出的激光经过光路偏折单元后与X、Y、Z轴的夹角；θ
y1
、θ
y2
、θ
y3
分别表示第二光芯片测量模块发出的激光经过光路偏折单元后与X、Y、Z轴的夹角；θ
z1
、θ
z2
、θ
z3
分别表示第三光芯片测量模块发出的激光经过光路偏折单元后与X、Y、Z轴的夹角；并通过以下公式计算被测振动物体的三维振动值：d1＝v
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪迎春，李晓涛，王炳炎，
申请(专利权)人：挚感苏州光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：