三維激光測振儀關鍵電路校準方法研究及標準裝置研制

激光測振儀廣泛應用于國防、精密機械制造、汽車等領域，對其校準技術和方法的研究尤為重要。本文對三維激光測振儀關鍵電路校準方法進行了研究。

【關鍵詞】三維激光測振儀 關鍵電路 校準方法 標準裝置

傳統的標準振動臺激勵法對三維光電振動測量儀的計量校準方式，受振動臺的限制，測量頻率和幅度有限。本項目研究采用電信號激勵代替實際物理量激勵對光電振動測量儀進行計量校準，即在三維光電振動測量儀（外差激光干涉原理）對應的信號采集、處理電路的輸入端直接接入FM信號激勵代替物理量激勵，實現對三維光電振動測量儀的量程、線性度、靈敏度、相移、延時、上升時間、失真度等參數校準。使得三維光電振動測量儀系統的計量更準確、更高效、更便捷。

1 項目研究內容

本文研究的三維光電振動測量儀校準方法使用的校準裝置，裝置總體設計框圖如圖1所示。包括FM信號源模塊、數字存儲示波模塊、數字電壓測量模塊、失真度分析模塊等；為實現校準系統的集成化以及自動化，利用NI PXI平臺，結合FPGA編程技術以及Labview虛擬儀器軟件，實現光電振動測量儀關鍵電路自動校準系統，提高校準的效率及準確度。解決了光電振動測量儀電路校準的方法和裝置問題，特別是滿足了50kHz-300kHz以上頻段計量校準的需求，實現對對光電振動測量儀電路的準確、高效計量，為光電振動測量儀電路的計量校準提供了一種可借鑒的方式。

2 測試驗證

針對激光測振儀關鍵電路標準裝置中的關鍵設備進行試驗，驗證其準確度。對校準裝置的FM信號源的頻偏、頻率示值，校準裝置的采集模塊幅頻特性進行誤差分析。

2.1 頻率示值測量

實驗測試數據如表1所示。

2.2 頻偏示值測量

實驗測試數據如表2所示。

2.3 信號采集模塊相移測量

發射兩路同步標準正弦信號，其相位差為0°，通過校準裝置測量相位差，結果如表3所示。

通過以上的數據測試，保證了三維激光測振儀關鍵電路校準裝置的準確性，滿足JJF 1219-2009 《激光測振儀校準規范》中的測量要求。

3 取得創新

（1）為三維激光測振儀提供一套標準電路校準裝置，實現測量儀的失真度、量程、上升時間、相移等參數的計量。

（2）使用 PXI和FPGA 取代傳統振動校準測控系統中的大量儀器，保證其校準能力范圍，計量的可靠性與準確度，實現了系統的小型化、便攜性、實用性，利用Labview虛擬儀器技術人機交互界面更友好，操作更簡單。

4 研究成果應用及推廣領域

本三維激光測振儀關鍵電路計量校準裝置與相應的校準方法研究成果，將應用于計量檢測部門開展相關激光測振儀校準測試工作，并為相關激光測振儀的生產廠家提供出廠的計量檢測，為激光測振儀關鍵電路的研發和測試提供準確的測試結果和數據依據。

（通訊作者：姚磊）

作者簡介

俞醒言（1974-），男，浙江省溫州市人。大學本科學歷。高工。研究方向為振動計量。

高申平（1990-），男，江西省撫州市人。碩士學位。助理工程師。研究方向為聲學。

陳儉（1986-），男，浙江省溫州市人。大學本科學歷。工程師。研究方向為振動計量。

姚磊（1980-），山東省濟寧市人。博士。教授級高工。研究方向為聲學振動計量研究。

作者單位

浙江省計量科學研究院 浙江省杭州市310013endprint