本文關(guān)鍵詞：基于光電池線陣對(duì)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速遙測原理及特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械是一種廣泛存在的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式,如輪船的螺旋槳、武器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的瞄準(zhǔn)及跟蹤裝置、各類加工機(jī)床的傳動(dòng)鏈等。旋轉(zhuǎn)參量如轉(zhuǎn)速、角位移和角加速度等是確定這些轉(zhuǎn)動(dòng)裝置或旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)特性的重要參數(shù)。通過精確測量瞬時(shí)角速度,可以了解旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和性能,判斷它們的運(yùn)動(dòng)特性,提高其運(yùn)動(dòng)過程控制的準(zhǔn)確性,還可用于獲取故障信息而用于系統(tǒng)的故障診斷等。因此角速度的準(zhǔn)確測量具有極重要的意義,在機(jī)械檢測技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用。針對(duì)目前轉(zhuǎn)速傳感器普遍存在的、需附加額外標(biāo)記或同軸安裝精密分度盤的不足,本文基于空間濾波技術(shù),提出了用一對(duì)光電池線陣來遙測轉(zhuǎn)速的方法,研究了該轉(zhuǎn)速傳感方法的基本原理,分析了該傳感方法的特性。在闡述了國內(nèi)外轉(zhuǎn)速測量的研究現(xiàn)狀后,介紹了空間濾波測速技術(shù)的發(fā)展歷史、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍;詳細(xì)介紹了基于空間濾波技術(shù)的角速度傳感原理,即用多個(gè)光電池構(gòu)成兩個(gè)光電池線陣,該兩個(gè)光電池線陣平行排列且相距一定距離構(gòu)成空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器。該空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器兼有空間濾波和光電轉(zhuǎn)換的作用,可用于被測體轉(zhuǎn)速量值及旋轉(zhuǎn)方向的傳感。提出了空間濾波轉(zhuǎn)速遙測中基于中心頻率相對(duì)變化比值的旋轉(zhuǎn)中心定位法和基于頻譜峰值相對(duì)變化的旋轉(zhuǎn)中心定位法�；谥行念l率相對(duì)變化比值的旋轉(zhuǎn)中心定位法是利用差分空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號(hào)的兩個(gè)中心頻率f_1、f_2及其變化計(jì)算系數(shù)j,由j值符號(hào)、f_1與f_2的相對(duì)大小來確定旋轉(zhuǎn)中心成像點(diǎn)的位置區(qū)域�；陬l譜峰值相對(duì)變化的旋轉(zhuǎn)中心定位法是將差分空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器輸出的兩路信號(hào)相加得到一個(gè)混合信號(hào),用快速傅里葉變換(FFT)求取該混合信號(hào)的頻譜分布;待轉(zhuǎn)速平穩(wěn)時(shí)沿徑向移動(dòng)該傳感器一段距離,再次用FFT計(jì)算得到混合信號(hào)的頻譜分布;根據(jù)移動(dòng)前后混合信號(hào)的頻譜分布中兩個(gè)主峰值的移動(dòng)趨勢可判定出被測體旋轉(zhuǎn)中心的位置區(qū)域。解決了空間濾波轉(zhuǎn)速遙測中旋轉(zhuǎn)中心位置區(qū)域辨識(shí)的問題。提出了空間濾波轉(zhuǎn)速遙測中基于功率譜的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法和基于微分相位的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法�；诠β首V的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法是利用占空比為1/2的空間濾波器輸出的兩路信號(hào)的功率譜密度互為共軛的特點(diǎn),得到兩個(gè)線速度方向判別系數(shù)d_1、d_2。根據(jù)d_1、d_2的符號(hào)及f_1與f_2的大小關(guān)系,可同時(shí)判斷出被測旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)向及旋轉(zhuǎn)中心的位置區(qū)域。基于微分相位的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法是對(duì)基于功率譜的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法的進(jìn)一步改進(jìn),即用多個(gè)光電池構(gòu)成一個(gè)占空比為1/4的復(fù)差分空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器,并根據(jù)單個(gè)復(fù)差分空間濾波器輸出的兩路非平穩(wěn)窄帶信號(hào)正交的特點(diǎn),計(jì)算得到一個(gè)與復(fù)差分空間濾波器處圖像的線速度方向有關(guān)的相位微分值;由復(fù)差分空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器輸出的四路信號(hào)計(jì)算得到兩個(gè)相位微分值D_1、D_2。根據(jù)D_1、D_2的符號(hào)及f_1與f_2的大小關(guān)系,可同時(shí)判斷出被測體的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)中心位置區(qū)域。解決了空間濾波轉(zhuǎn)速遙測中轉(zhuǎn)速方向判別的問題。分析了透射函數(shù)和空間周期數(shù)對(duì)空間濾波器性能的影響、空間占空比Δ對(duì)空間濾波信號(hào)頻譜的影響。結(jié)果表明,空間周期數(shù)、占空比不同時(shí),空間濾波器輸出的信號(hào)具有不同的幅值及相位特點(diǎn)。此外,還分析了光學(xué)系統(tǒng)放大倍數(shù)的波動(dòng)、傳感器的安裝偏心、被測體的軸向竄動(dòng)和徑向晃動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速測量值的影響。結(jié)果表明,該轉(zhuǎn)速傳感方法不需要安裝任何基準(zhǔn)分度盤,且傳感器的安裝偏心、被測體的軸向竄動(dòng),被測體的徑向晃動(dòng)及平移等均不影響轉(zhuǎn)速值的傳感測量。分析驗(yàn)證了本文提出的兩種旋轉(zhuǎn)中心定位法的正確性及其適應(yīng)條件,結(jié)果表明:在轉(zhuǎn)速相對(duì)平穩(wěn)時(shí),所提出的兩種旋轉(zhuǎn)中心定位法能有效辨識(shí)出被測體旋轉(zhuǎn)中心的位置區(qū)域。驗(yàn)證了本文提出的兩種旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法的正確性;結(jié)果表明,基于功率譜的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法計(jì)算量小、應(yīng)用方便,可有效用于被測體旋轉(zhuǎn)方向的辨識(shí);基于微分相位的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈活性好,能快速準(zhǔn)確的辨識(shí)被測體的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速方向�；诠怆姵鼐�陣對(duì)的轉(zhuǎn)速傳感方法,可實(shí)現(xiàn)自分度非接觸轉(zhuǎn)速傳感及其方向辨識(shí),系統(tǒng)簡便,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速傳感方法中需同軸安裝精密分度盤或基準(zhǔn)標(biāo)尺的問題,解決了空間濾波角速度傳感中旋轉(zhuǎn)方向難以實(shí)時(shí)辨別的難題,為固體轉(zhuǎn)速或液氣態(tài)物旋渦流速的測量建立了一個(gè)普適性強(qiáng)的檢測方法,具有良好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：光電池線陣對(duì) 雙差分空間濾波器 轉(zhuǎn)速遙測 旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí) 特性分析
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH133;TN713;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題背景及研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)速測量法13-14
• 1.2.2 磁電式轉(zhuǎn)速測量法14-15
• 1.2.3 光學(xué)式轉(zhuǎn)速測量法15-16
• 1.3 空間濾波測速中的方向辨識(shí)16-18
• 1.4 研究內(nèi)容18-20
• 第2章 基于光電池線陣對(duì)的速度遙測原理20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 空間濾波線速度測量原理20-26
• 2.2.1 被測體表面反射光分析20-21
• 2.2.2 光學(xué)棱鏡系統(tǒng)透射函數(shù)分析21-23
• 2.2.3 基于光電池線陣列的線速度測量原理23-26
• 2.3 基于光電池線陣對(duì)的轉(zhuǎn)速值傳感原理26-30
• 2.3.1 基于光電池線陣對(duì)的轉(zhuǎn)速傳感器26
• 2.3.2 轉(zhuǎn)速傳感原理26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 空間濾波轉(zhuǎn)速遙測中的旋轉(zhuǎn)中心定位及旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 轉(zhuǎn)速遙測中的旋轉(zhuǎn)中心定位32-37
• 3.2.1 基于中心頻率相對(duì)變化比值的旋轉(zhuǎn)中心定位法32-34
• 3.2.2 基于頻譜峰值相對(duì)變化的旋轉(zhuǎn)中心定位法34-36
• 3.2.3 旋轉(zhuǎn)中心定位法存在的問題36-37
• 3.3 基于功率譜的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)37-41
• 3.3.1 非差分型轉(zhuǎn)速傳感器37-38
• 3.3.2 方向判別系數(shù)38-40
• 3.3.3 旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)40-41
• 3.4 基于微分相位的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)41-45
• 3.4.1 復(fù)差分空間濾波轉(zhuǎn)速傳感器41-43
• 3.4.2 微分相位43-44
• 3.4.3 旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-48
• 第4章 基于光電池線陣對(duì)的轉(zhuǎn)速遙測特性分析48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 空間濾波信號(hào)的頻譜特性及其優(yōu)化48-52
• 4.2.1 透射函數(shù)與空間周期數(shù)48-49
• 4.2.2 空間占空比49-50
• 4.2.3 中心頻率提取方法50-52
• 4.2.3.1 常用中心頻率提取法的對(duì)比50-52
• 4.2.3.2 用傅里葉變換獲取中心頻率時(shí)的轉(zhuǎn)速測量分辨率52
• 4.3 轉(zhuǎn)速值測量的誤差源分析52-56
• 4.3.1 軸向竄動(dòng)的影響53-54
• 4.3.2 徑向晃動(dòng)的影響54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第5章 基于光電池線陣對(duì)的轉(zhuǎn)速遙測系統(tǒng)及驗(yàn)證58-76
• 5.1 引言58
• 5.2 空間濾波轉(zhuǎn)速遙測系統(tǒng)58-62
• 5.2.1 光電池線陣輸出模擬信號(hào)的處理60-62
• 5.2.1.1 準(zhǔn)正弦信號(hào)提取電路60-61
• 5.2.1.2 信號(hào)處理電路61-62
• 5.3 旋轉(zhuǎn)中心定位法的驗(yàn)證62-67
• 5.3.1 基于中心頻率相對(duì)變化比值的旋轉(zhuǎn)中心定位法的驗(yàn)證62-64
• 5.3.2 基于頻譜峰值相對(duì)變化的旋轉(zhuǎn)中心定位法的驗(yàn)證64-67
• 5.4 轉(zhuǎn)速值及方向的驗(yàn)證67-73
• 5.4.1 基于功率譜的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法的驗(yàn)證67-70
• 5.4.2 基于微分相位的旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)法的驗(yàn)證70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-80
• 6.1 工作總結(jié)76-77
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)77-78
• 6.3 展望78-80
• 致謝80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 附錄86-87

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  本文關(guān)鍵詞：基于光電池線陣對(duì)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速遙測原理及特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：344630