[发明专利]利用毫米波对低频振动进行测量的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量低频振动的方法，尤其是一种利用毫米波多普勒频移原理，利用毫米波发射机、接收机系统和数据处理系统和算法实现的测量低频振动方法。

背景技术

毫米波通常被定义为频率在26.5～300GHz的电磁波，带宽高达273.5GHz，具有频率高，波长短、波束窄、受气候影响相对较小、应用器件尺寸小等优点，被广泛应用于军事、通信(尤其是卫星通信)、科学研究等诸多领域。本发明利用毫米波波段进行测量，也是利用其波长短、多普勒效应明显的优点。再者毫米波相对于激光受气候影响小，从而提高了发明的可适用性。

工程中的低频振动主要指振动频率在10Hz以下的振动。主要应用于土木防灾、机床等大型设备的维护、医学研究等方向。目前主要的测量手段仍然是采用接触式传感的方法。接触式传感器测量方法的主要优点是原理简单、技术成熟、实现方便、测量精度高，但是其局限性在于需要接触式测量，对于某些特殊环境，如对于测量高温锅炉振动情况，一般的传感器无法接近高温环境，故无法进行测量；又如无干扰情况下检测病人心跳情况，若用接触式必然对于病人心理上造成影响。因此非接触测量对于一些特殊环境就显得意义重大。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用毫米波对低频振动进行测量的方法，通过此方法可以实现远距离无接触式的测量低频振动。

1.一种利用毫米波测量低频振动频率的方法：

1)利用多普勒频移原理，通过毫米波发射系统发射测量信号，信号经过低频振动反射后，振动信息反映在多普勒频移上；

2)反射波通过毫米波接收系统接收，并做正交解调，送入数据处理系统；

3)数据处理采用加滑动窗函数、中心削波处理和自相关处理方法加强低频振动频率，从而测量低频振动频率。

2.一种利用毫米波测量低频振动的系统：包括毫米波信号发生电路，三个功分器，发射放大器，发射天线，接收天线，接收放大器，本振放大器，90°移相器，两个混频器，数据处理单元和电源电路；由毫米波信号发生电路产生射频载波信号；另一路经过本振放大器、第二功分器后分成两路本振信号，其中一路信号接第一混频器的本振输入端，其中另一路信号接90°移相器的输入端，90°移相器的输出端接第二混频器的本振输入端；接收天线的信号，经过接收放大器后接第三功分器后，分成两路RF射频信号，一路接第一混频器的射频输入端，另一路接第二混频器的射频输入端，第一混频器和第二混频器的中频输出端分别接数据处理单元的输入端。电源电路为各个部分供电。

电磁波多普勒效应原理表述为：如果波源或者观察者相对于媒质运动，或者两者均相对于媒质运动，则波的频率或接收到的频率要发生变化或者两者均变。对于测量低频振动来说，电磁波遇到进行低频振动的物体，其反射波的频率会随之发生变化。

本发明具有的有益效果是：利用毫米波测量低频振动的系统可以在一定范围内非接触式测量低频振动。并且达到要求的精度指标。采用毫米波对于微小的低频振动检测有很好的灵敏度，并且可以将系统做得十分精小，方便使用。此外，采用的正交解调结构可以很好地解决零点问题，从而获得好的解调数据。对于数据处理单元，所采用的特殊的数据处理方法能够加强抗噪声能力，并且快速判断并获得测量频率。

附图说明

附图是本发明的结构原理图。

图中：1、毫米波射频信号发生电路，2、功分器，3、发射放大器，4、发射天线，5、接收天线，6、接收放大器，7、功分器，8、本振放大器，9、功分器，10、90°移相器，11、混频器，12、混频器，13、数据处理单元。

具体实施方式

应用此原理，用毫米波收、发系统发射接收信号，采用如下方法操作：