激光多普勒测振数据处理及其应用研究

发布时间：2021-04-28 00:32

　　物体的振动往往反映了物体本身的某种特性,为了得到物体的振动特性,需要对振动进行精确的测量。传统的接触式振动测量方法具有侵入性,会改变物体原有的振动形态,影响测量精度。与传统的接触式振动测量相比,激光多普勒测量法具有测量精度高、动态响应速度快、空间分辨率高、非接触测量等优点,在工程中应用越来越广泛。本文综述了激光多普勒测振技术基本理论、国内外研究现状及发展趋势。针对物体面内振动测量,设计了差动多普勒测量系统,系统包括光电转换模块、预处理电路以及信号处理模块。为了提高系统测量精度,采用小波和卡尔曼滤波对测量数据去噪,设计了一种新的小波去噪阈值算法。比较了小波分析、卡尔曼滤波去噪处理效果,结果表明卡尔曼滤波去噪效果较好。最后对实验过程中的误差进行了分析。为了验证差动多普勒测振系统的性能,同时为了验证电机转速测量的可行性,将测振系统用于测量电机转速。实验结果表明,该测振系统能有效测量电机转速。两种算法去噪处理后数据表明,卡尔曼滤波去噪后均方根值更接近额定转速值,方差更小,相对误差更小,去噪效果好。 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 振动测量方法概述
        1.2.1 光学相干测量法
        1.2.2 光学非相干测量法
    1.3 激光多普勒测振技术国内外研究现状
        1.3.1 基础理论的研究
        1.3.2 系统结构的研究
    1.4 研究内容及章节安排
第二章 激光测振基础理论
    2.1 多普勒频移
    2.2 运动散射体的多普勒频移
    2.3 光外差检测原理
    2.4 激光测振三种光路结构
        2.4.1 参考光模式
        2.4.2 单光束-双散射模式
        2.4.3 双光束-双散射模式
    2.5 声光移频器的工作原理
    2.6 本章小结
第三章 光电系统设计
    3.1 系统总体设计
    3.2 光学器件的选择
        3.2.1 激光器的选择
        3.2.2 光电检测器的选择
        3.2.3 光学移频器的选择
    3.3 硬件电路理论分析
    3.4 本章小结
第四章 基于小波去噪和卡尔曼滤波的数据处理方法
    4.1 引言
    4.2 基于小波变换的数据去噪
        4.2.1 小波分解与重构
        4.2.2 小波去噪的基本原理
        4.2.3 小波基的选取
        4.2.4 确定最优分解层数
        4.2.5 四种阈值类型
        4.2.6 改进的阈值算法
    4.3 基于卡尔曼滤波的数据去噪
        4.3.1 滤波算法的发展
        4.3.2 卡尔曼滤波算法
    4.4 本章小结
第五章 实验及误差分析
    5.1 测量系统概况
    5.2 数据采集及处理
    5.3 电机转速测量实验
    5.4 误差分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要的研究成果
致谢



本文编号：3164446