自分度非接触旋转量传感的方向辨识方法研究

发布时间：2017-09-22 05:29

  本文关键词：自分度非接触旋转量传感的方向辨识方法研究

  更多相关文章： 旋转方向辨识 旋转中心定位 微分差相关 差分空间滤波 转速遥测

【摘要】：空间滤波测速法具有简单稳定、非接触、环境适应性强、使用方便等优点,被广泛用于飞行器、汽车的位移速度检测。目前基于空间滤波的测速法主要检测运动物体的线速度,很少用于测试旋转速度。但在风机、各类大型旋转机械转轴等的监测或转速测量中,特别需要非接触或远距离地测量转速参数。本文基于空间滤波测速原理,建立了空间滤波技术测量线速度的数学模型,从运动的随机分布空间图像的空间频谱、空间滤波频谱函数,推导出了运动线速度与输出信号中心频率之间的关系;再根据转速与线速度的关系、线速度与光电探测器阵列方向分量的关系,建立转速与输出信号中心频率之间的关系,进而得到转速量值的遥测计算式。在转速测量中,尤其在机械转轴的精密测试中,旋转方向的辨识与转速量值的测定一样,都是必需的和极重要的。在用双差分空间滤波器遥测转速中,也需要辨识旋转方向,但也存在着信号有随机性、信号频率无旋转方向信息等问题。为此,本文基于空间滤波测速原理和微分差相关分析,提出了用于双差分空间滤波转速遥测的旋转中心定位法和旋转方向判定法。利用双差分空间滤波传感器输出信号的两个中心频率及其变化计算系数k,由k值和较大中心频率对应的位置来确定旋转中心成像点的位置区域。旋转方向辨识方法则是将差分空间滤波器中相邻两个光电池的输出信号经微分、相减、取绝对值后再积分计算得到微分差相关值,用其最小值处延时量的符号确定旋转体像在该两光电池处的线速度方向,再依据该线速度方向和旋转中心位置来判定旋转方向。为验证所提出方法的正确性,以平面圆盘旋转转速作为测量对象,仿真分析实验验证了所提出的旋转中心和方向辨识方法能准确地判定双差分空间滤波转速遥测中的旋转中心和方向。本文还设计了一种自分度非接触旋转量传感的方向辨识装置,该装置不需要安装任何测量基准于测量目标,具有非接触性和遥感性,且不受转速波动、成像倍率变化和随机相位起伏的影响。其实现容易且方便,对随机相位不敏感,有效地解决了空间滤波转速遥测中存在的难题。
【关键词】：旋转方向辨识 旋转中心定位 微分差相关 差分空间滤波 转速遥测
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH824
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 栅式传感中的方向辨识方法11-12
• 1.2.2 空间滤波测速中的方向辨识方法12-14
• 1.2.3 方向辨识的相关方法14-16
• 1.2.4 传统的方向辨识方法中的不足16-17
• 1.3 研究内容17-19
• 2 自分度非接触式转速测量原理19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 空间滤波测速法19-22
• 2.2.1 空间滤波测速基本原理19-20
• 2.2.2 空间滤波器效应20-22
• 2.3 差分空间滤波器22-24
• 2.3.1 差分空间滤波器结构22
• 2.3.2 差分空间滤波器的透射函数分析22-24
• 2.4 基于双差分空间滤波器的转速遥测原理24-28
• 2.4.1 双差分空间滤波器的组成24-25
• 2.4.2 转速遥测原理25-28
• 2.4.3 转速遥测中存在的问题28
• 2.5 本章小结28-30
• 3 旋转量传感中的方向辨识法30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 旋转量传感中的旋转中心定位法30-34
• 3.2.1 旋转中心位置区域30-31
• 3.2.2 旋转中心定位法31-32
• 3.2.3 旋转中心定位法中的条件32-34
• 3.3 空间滤波器上的线速度方向判定法34-38
• 3.3.1 微分差相关函数34-35
• 3.3.2 信号的特性35-36
• 3.3.3 线速度方向辨识方法36-38
• 3.4 旋转方向辨识方法38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 非接触式旋转方向辨识系统的设计41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 非接触式旋转方向辨识系统框图41-42
• 4.3 传感器的选择42-43
• 4.3.1 光电探测器件的特性42
• 4.3.2 光电探测器件的选择42-43
• 4.4 方向辨识硬件系统的设计43-49
• 4.4.1 信号处理系统43-44
• 4.4.2 信号S1和S2提取电路44-45
• 4.4.3 准正弦信号I1和I1的提取电路45-46
• 4.4.4 模拟/数字信号转换电路46-47
• 4.4.5 单片机之间的通信接47-48
• 4.4.6 方向辨识输出显示48-49
• 4.5 方向辨识的软件设计49-51
• 4.5.1 软件设计思路49
• 4.5.2 单片机1和 2 的软件设计49-51
• 4.5.3 单片机3的软件设计51
• 4.6 本章小结51-53
• 5 旋转方向的验证试验53-59
• 5.1 引言53
• 5.2 旋转中心定位的验证53-56
• 5.3 方向辨识方法的验证56-58
• 5.4 本章小结58-59
• 6 总结与展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 本文的创新点59-60
• 6.3 展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 李辉;赵猛;赵斌;杨超;唐显虎;;双馈风电机组转速观测及容错控制策略[J];电力系统自动化;2011年01期

2 贺顺忠,刘金凤,蒋诚志,刘宏利,高华;新型的激光多普勒信号检波系统[J];光电工程;2005年06期

3 何安国;喻洪麟;朱传新;王远干;;光栅莫尔条纹细分及辨向方法研究[J];光电工程;2007年10期

4 李怀琼,崔骥;计量光栅辨向技术[J];光电子技术;1999年04期

5 崔骥,李怀琼,陈钱;光栅莫尔条纹信号的细分与辩向新技术[J];光学技术;2000年04期

6 郑丽娜;张涛;匡海鹏;李文明;杨永明;远国勤;;基于线阵CCD空间滤波效应的航空相机像移速度测量方法[J];光学学报;2012年11期

7 郑丽娜;匡海鹏;李文明;冷雪;远国勤;陈浠惠;;基于线阵CCD的空间滤波测速信号基频消除方法[J];光学学报;2014年02期

8 郑莹娜,向廷元,黄南民,樊鑫瑞;在线极性相关器的研究[J];仪器仪表学报;1991年03期

，

本文编号：899059