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浙江大学;中国航发四川燃气涡轮研究院居冰峰获国家专利权

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龙图腾网获悉浙江大学;中国航发四川燃气涡轮研究院申请的专利一种基于激光三角原理的多点同步测振方法与装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115507934B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211042418.X,技术领域涉及:G01H9/00;该发明授权一种基于激光三角原理的多点同步测振方法与装置是由居冰峰;张文浩;符顺国;代江波;戴霖;陈旺设计研发完成,并于2022-08-29向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于激光三角原理的多点同步测振方法与装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于激光三角原理的多点同步测振方法与装置。本发明基于激光三角位移测量的原理,通过发射激光照射到振动物体上,再以线阵光电传感器进行实时的光斑位置检测,计算出高速位移以测量实现测距。该方法采用外部的统一同步时钟信号源实现可扩展的低成本多点同步测振,为解决如航空发动机振动检测等场景中的多点同步测振要求提供了一种有效手段。本发明的目的在于提供一种低成本的多点、同步的非接触式振动测量方法,该方法基于激光三角原理实现测距,采用模块化的设计,可通过增加测头来方便的增加测量位置数量,具备良好的扩展性与集成性,可实现多点振动的同步测量。

本发明授权一种基于激光三角原理的多点同步测振方法与装置在权利要求书中公布了:1.一种基于激光三角原理的多点同步测振装置,其特征在于包括测振测头外壳1、微控制器2、激光发射器3、测量激光4、被测物振动区间5、实际位移波形6、振动极限位置Ⅰ7、被测物8、振动极限位置Ⅱ9、返回激光10、聚焦镜组11、线阵光电传感器12、聚焦光点移动区间13、电压信号波形14、同步时钟信号源15、测头Ⅰ微控制器16、测振测头Ⅰ17、测量激光Ⅰ18、返回激光Ⅰ19、测头Ⅱ微控制器20、测振测头Ⅱ21、测量激光Ⅱ22、返回激光Ⅱ23、多点被测物24、测头Ⅲ微控制器25、测振测头Ⅲ26、测量激光Ⅲ27、返回激光Ⅲ28、数据采集卡29、幅频分析算法模块30、幅频信息31、振动测点Ⅰ32、振动测点Ⅱ33、振动测点Ⅲ34; 其中微控制器2、激光发射器3、聚焦镜组11、线阵光电传感器12均固定于测振测头外壳1中,微控制器2控制激光发射器3发射测量激光4照射到被测物8表面,经漫反射后形成返回激光10经过聚焦镜组11聚焦到线阵光电传感器12上,线阵光电传感器12将返回激光10转换成电压信号,再由微控制器2输出,实现位置测量;当被测物8在振动极限位置Ⅰ7与振动极限位置Ⅱ9之间以实际位移波形6振动时,返回激光10会在线阵光电传感器12上形成聚焦光点移动区间13并产生电压信号波形14输出至数据采集卡29,再经过幅频分析算法模块30后得到幅频信息31,从而完成测量; 当被测物8在振动极限位置Ⅰ7与振动极限位置Ⅱ9之间的任意位置时,返回激光10经过聚焦镜组11后会在线阵光电传感器12的感光带上形成位置唯一的聚焦光斑,该聚焦光斑的位置与被测物8的位置之间为一一映射关系,通过如下高次多项式描述: 其中,Ptarget为被测物8的位置,Psensor为反回激光10在线阵光电传感器12上形成的聚焦光斑位置,k为多项式的最高阶数,取10~15,Ai为多项式的系数;实际测量中,微控制器2根据该多项式即可求出当返回激光10形成的光斑在线阵光电传感器12表面的任一位置Psensor时,被测物8所处的实际空间位置,以实现实时的位置解算; 基于该装置进行多点测振时,可在多点被测物24所需测振的不同点位各自布置测振测头;在多点被测物24表面有振动测点Ⅰ32、振动测点Ⅱ33与振动测点Ⅲ34三个需要同步测振的位置;测振测头Ⅰ17发射测量激光Ⅰ18照射到振动测点Ⅰ32经漫反射后形成返回激光Ⅰ19进行测量,测振测头Ⅱ21发射测量激光Ⅱ22照射到振动测点Ⅱ33经漫反射后形成返回激光Ⅱ23进行测量,测振测头Ⅲ26发射测量激光Ⅲ27照射到振动测点Ⅲ34经漫反射后形成返回激光Ⅲ28进行测量;测量过程中由同步时钟信号源15实时发送同步采集信号给测头Ⅰ微控制器16、测头Ⅱ微控制器20、测头Ⅲ微控制器25进行同步测量,并同步输出模拟电压信号至数据采集卡29进行采集,实现3点的同步测振; 同步时钟信号源15输出的同步采集信号为具有固定频率fs的信号,测振测头Ⅰ17、测振测头Ⅱ21与测振测头Ⅲ26每接收到一个同步采集信号便采集一组数据传输至数据采集卡29中,因而数据采集卡29的有效采样频率同样为fs;所采用的采样频率fs应为多点被测物24的需要测量的振动频率f的两倍以上; 所述的幅频分析算法模块的实现如下:输入的位移数据可表示为时间的离散序列X[t],模块中具备可选长度n的滑动缓冲区;每当新数据被采集时,新数据会被顺序加入到滑动缓冲区中,当滑动缓冲区被写满后,每进入一个新的数据便会将最先进入缓冲区的数据清除,保证滑动缓冲区的数量最大为n;算法分析模块会实时对滑动缓冲区中的全部数据进行快速变化,以提取频谱信息Yj,具体变换方程如下: 其中,j为整数。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人浙江大学;中国航发四川燃气涡轮研究院,其通讯地址为:310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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