[发明专利]一种基于光纤光栅和红外双传感技术的多物理场测量系统

摘要

本发明公开了一种基于光纤光栅和红外双传感技术的多物理场测量系统，其包括光纤光栅传感单元、红外热像仪传感单元、数据采集单元和控制处理单元，所述光纤光栅传感单元包括彼此相连的光纤光栅传感器和光纤解调仪，光纤光栅传感器粘贴至待测工件上，光纤解调仪与控制处理单元相连；红外热像仪传感单元包括彼此相连的红外热像仪和数字图像采集卡，数字图像采集卡与所述控制处理单元相连；数据采集单元包括带输入输出功能的数据采集卡，其输出端与光纤解调仪和红外热像仪相连，其输入端与所述控制处理单元相连；控制处理单元包括工控机和软件平台。本发明可实现加工过程中切削区域附近多种物理场的精密测量，有助于切削机理的研究。

主权项

1.一种基于光纤光栅和红外双传感技术的切削加工过程中的多物理场测量系统，其特征在于，该系统包括光纤光栅传感单元、红外热像仪传感单元、数据采集单元和控制处理单元，其中：所述光纤光栅传感单元包括彼此相连的光纤光栅传感器(11)和光纤解调仪(12)，所述光纤光栅传感器(11)分布布置，用于获得切削加工过程中的温度场、应变场和振动数据，其粘贴至待测工件(7)上，所述光纤解调仪(12)与所述控制处理单元相连；所述红外热像仪传感单元包括彼此相连的红外热像仪(21)和数字图像采集卡(22)，所述红外热像仪(21)用于获得切削加工过程中的红外成像数据，所述数字图像采集卡(22)与所述控制处理单元相连；所述数据采集单元包括带输入输出功能的数据采集卡(3)，其输出端分别与光纤解调仪(12)和红外热像仪(21)相连，其输入端与所述控制处理单元相连；所述控制处理单元用于实现温度场、应变场和振动数据以及红外图像数据的同步获取，并根据温度场、应变场和振动数据以及红外图像数据实现温度场、应变场和振动的多物理场同步测量，其中，温度场测量具体为：通过分布布置的光纤光栅传感器(11)获得待测位置处的温度值，通过红外热像仪(21)测量获得待测位置处的红外表征温度，根据所述温度值和红外表征温度计算出待测位置处的发射率；对所述发射率进行空间统计建模，获得发射率空间统计模型；根据所述发射率空间统计模型实现温度场的测量；应变场测量具体为：根据所述红外热像仪(21)测量的红外数字图像获得应变值，根据所述光纤光栅传感器(11)获得待测位置处的应变值；根据红外数字图像获得的应变值以及光纤光栅传感器获得的应变值建立贝叶斯信息融合模型，并获得后验概率密度函数模型；根据所述贝叶斯信息融合模型和后验概率密度函数模型获得补偿后应变场值，以实现整个测量区域的应变场精确补偿测量；振动测量具体为：利用分布布置的光纤光栅传感器(11)以高采样率获得待测位置处的应变数据；对应变数据进行应变模态分析，得到应变振动信号；根据应变振动信号构建整个测量区域的三维振动场。