基于视觉麦克风技术的振动监测研究

发布时间：2020-06-03 21:02

【摘要】：振动普遍出现在人类日常的生产生活之中,设备自身的振动可能会引起一些异常的变化,致使其可靠性降低,严重的可能导致该设备停止工作。目前,研究人员针对不同的被测物体开发了各种振动监测系统,其中多以电测法作为主要监测方式。该方法属于接触式测量方法,在监测时不可避免的会对被测物体的振动产生一定的影响,使监测结果出现偏差。视觉麦克风技术是一种新兴的振动监测技术,作为非接触式测量技术具有显著优点:不会对被测物体的振动产生影响;同时,该技术灵敏度高、工作寿命长,但是受制于高速摄像机的价格昂贵,在应用上还不成熟,在低成本和探测范围方面有待进一步的研究。本文基于视觉麦克风技术,结合非成像技术来实现对物体振动的非接触式实时监测。在保证测量精度的基础上,降低该技术的成本,同时增大振动频率的监测范围,主要工作如下:(1)基于视觉麦克风技术的光学法振动检测系统的设计。利用声源发声使物体产生振动,采用普通的家用式单反照相机进行视频录制;对于获得的视频图像,采用梯度法得到物体振动较为明显的点,并采用光流法对该点在图像上的位置进行追踪,从而得到该点的轨迹,最后直接对该点的运动轨迹进行快速傅里叶变换,完成对物体振动频率的监测。(2)高速视觉采集系统的设计。以低成本,高速率,高精度为设计原则。为降低系统的成本,结合非成像光学与光强调制的原理,采用白光LED灯对物体进行主动照射,利用透镜将反射光耦合至多模光纤。采用光线追迹法进行照度分布的理论分析。通过对光纤耦合效率的计算,以及反射光径向偏移对光纤耦合效率的影响,对物体振动的振幅进行计算。对采集的数据进行去噪等信号处理工作。最后对以上设计进行仿真实验分析。(3)基于视觉麦克风系统的振动监测系统的实验验证。对由声源引起的薄钢板振动进行实时监测,以此证明该系统的可行性与准确性;对正常情况下航空液压管路振动情况进行实时监测,并与采用光纤光栅系统的监测结果进行对比。得到管路各工作状态下振动情况,验证系统的泛用性;在管路卡箍松脱情况下进行多点实时监测,实现管路故障的预警。
【图文】：

视频图像采集振动检测系统

激光多普勒效应测振原理图
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O329;TN641

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本文编号：2695396