[发明专利]一种用于摇匀仪测量的复合测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种用于摇匀仪测量的复合测量系统的测量方法，其特征在于，用于摇匀仪测量的复合测量系统，包括主设备和无线子设备；主设备包括主控单元及与均与其连接的程控激励源、调理单元、数据处理单元、无线通信单元和电源；主设备包括依次连接的振动传感器、滤波器、调理单元、模数转换单元；程控激励源连接振动传感器；无线子设备包括无线主控单元和用于测量摇匀仪运行转速、温度、磁场强度和加速度的传感器组；无线子设备还包括与无线主控连接的电源和无线通信单元；主设备中的无线通信单元与子设备的无线通信单元连接，实现主设备和无线子设备的数据传输；

包括以下步骤：

步骤1：获取振动传感器测量信号，依次经过滤波器、调理单元、模数转换单元和数据处理单元，数据处理单元处理获取当前信号的频谱特性；

步骤2：根据预先存储的不同激励下的噪声频谱特性和步骤1获取的频谱特性，判断是否超过或等于噪声幅值，是否是非噪声频点；

步骤3：若否则舍弃，若是则得到疑似频点集合N；

步骤4：根据磁力计测量获取摇匀仪工作中的磁场强度变化；进行幅值比较得到疑似频率B和对应的测量信噪值S_b；疑似频率B和测量信噪值S_b根据以下方法计算：

数据处理单元根据磁力计测量得到的摇匀仪工作中磁场强度变化，采用FFT算法计算得到磁场变化的频谱特性，进行幅值比较得到幅值最大的非0频点作为疑似频点，其频点对应的频率为疑似频率B；幅值低于疑似频点且高于其它频点的非零频点为噪声频点，疑似频点与噪声频点的幅值比值为疑似频率B对应的测量信噪值S_b；

步骤5：根据陀螺仪测量得到的角速度，计算得到疑似频率C和对应的测量信噪值S_c；具体计算过程如下：

式中：f为计算得到的转动频率，ω为陀螺仪测量得到的角速度；

根据疑似频率C查频率C-测量信噪值表得到对应的测量信噪值S_c；

步骤6：计算疑似频点集合N中的疑似频点与疑似频率B和疑似频点C的差值，若小于设定误差值则输出结果为疑似频率A及其对应的测量信噪值S_a；若否则调整程控激励源输出大小、调理单元的信号放大增益、模数转换器的采样率、数据处理单元的块长重新测量；

步骤7：对疑似频率A、疑似频率B和疑似频率C进行加权求和得到频率f_n，根据频率f_n即可得到所需测量转速n；权重系数生成过程如下：根据测量信噪值生成差值坐标；根据差值坐标-系数表确定系数。

2.根据权利要求1所述的一种用于摇匀仪测量的复合测量系统的测量方法，其特征在于，所述无线子设备设置在摇匀仪的支架上；磁场强度通过磁力计测量得到；摇匀仪的运行速度通过三轴陀螺仪测量得到；摇匀仪的加速度通过三轴加速计测量得到；摇匀仪的温度通过温度传感器测量得到。

3.根据权利要求1所述的一种用于摇匀仪测量的复合测量系统的 测量方法，其特征在于，所述步骤2中的预先存储的不同激励下的噪声频谱特性，生成过程如下：

S11：设定程控激励源初始激励电流、调理单元初始放大增益、模数转换器采样频率初始值；

S12：设置摇匀仪振动频率为0后进行去噪；程控激励源配置为最小激励，数据处理单元根据采集信号，采用FFT算法得到对应频谱特性，频谱特性包括噪声频点和噪声幅值范围；

S13：程控激励源激励增大一级，重复步骤S12；

S14：重复步骤S13，直到激励设定范围达到程控激励源设定上限，即可得到不同级激励下的噪声频谱特性。

4.根据权利要求1所述的一种用于摇匀仪测量的复合测量系统的 测量方法，其特征在于，所述步骤1中振动传感器通过磁吸式底座固定在摇匀仪侧面外壳；摇匀仪设置待测振动转速启动，程控激励源驱动振动传感器采集到振动信号；振动信号经滤波器滤波处理，进入调理单元进行信号的放大和调整直流偏置；然后进入数模转换单元将模拟信号转换为数字信号；输出的数字信号进入数据处理单元，通过FFT算法得到频谱特性；该频谱特性与0转速噪声测量中同样激励大小的噪声频谱特性进行比较，滤除幅值低于噪声范围的频点和频率及幅值与噪声频点相同的频点得到疑似频点集合N。

5.根据权利要求1所述的一种用于摇匀仪测量的复合测量系统的 测量方法，其特征在于，所述步骤7中的f_y计算方法如下：

f_y＝x_AA+x_BB+x_CC

其中，f_y为计算得到的频率，A、B、C为对应的疑似频率，x_A、x_B、x_C分别为对应频率的权重系数。