大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统

摘要

大型光电望远镜多级振动频率智能化测量分析方法及系统，涉及大型光电望远镜振动测量领域，解决了现有的大型光电望远镜的振动测量与评价方法不能根据需求测量大型光电望远镜的整体多级振动频率性能的问题。该系统包括加速度传感器、高精度高分辨率数据采集卡、计算机和计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件；加速度传感器测量加速度电压信号传输给高精度高分辨率数据采集卡，高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示。本发明实现了对大型光电望远镜在不同工作状态下不同位置处的加速度信息在不同频段的在线实时测量与分析。

主权项

大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析方法，其特征在于，该方法的条件和步骤如下：步骤一、构建大型光电望远镜的多级振动频率智能化测量分析系统，该系统包括安装在大型光电望远镜上指定位置处的加速度传感器、与加速度传感器电连接的高精度高分辨率数据采集卡、与高精度高分辨率数据采集卡电连接的计算机，所述计算机中安装有基于虚拟仪器的测试分析软件；步骤二、通过加速度传感器测量大型光电望远镜上指定位置的加速度电压信号并传输给高精度高分辨率数据采集卡，通过高精度高分辨率数据采集卡采集加速度电压信号并传输给计算机，最后通过计算机中的基于虚拟仪器的测试分析软件对加速度电压信号进行存储、分析及显示；步骤三、利用基于虚拟仪器的测试分析软件编写数据读取程序、设置端口参数、设置触发、读取加速度电压信号，待读取完毕后，选择数据分析处理模式：监测模式、历史数据模式或存储数据模式，监测模式下可以实时动态监测加速度电压信号，历史数据模式下可以选择特定数据段的数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析，存储数据模式下可以对存储后的所有数据进行时域分析、滤波分析或各频段振动能量分析；采用时域分析算法进行时域分析，可以得到加速度电压信号的时域均方根值、最大值、最小值与中值；采用滤波算法进行滤波分析，可以滤除不需要的频率，得到想要的相应的频率区间；采用频域积分算法进行各频段振动能量分析，在频域中，采用加速度电压信号的功率谱密度来计算位置信号即抖动信号的频率特性，进而获得位置信号在不同频段的振动能量特性，加速度电压信号的功率谱密度与位置信号的功率谱密度的关系如式(1)所示：$P\left(f\right)=\frac{\mathrm{Acc}\left(f\right)}{{\left(2\mathrm{\pi f}\right)}^4}---\left(1\right)$式(1)中，Acc(f)为加速度电压信号的功率谱密度，f为频率，P(f)为位置信号的功率谱密度；位置信号在频率区间[f₁,f₂]的振动能量如式(2)所示：$W={\int }_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}---\left(2\right)$式(2)中，W为位置信号的振动能量，f₁为频率下限，f₂为频率上限，那么通过式(2)可以计算出位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值如式(3)所示：${\mathrm{RMS}}_p(f_1,f_2)=\sqrt{{\int }_{f_1}^{f_2}P\left(f\right)\mathrm{df}}---\left(3\right)$式(3)中，RMS_p(f₁,f₂)为位置信号在频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值，通过设置频率区间[f₁,f₂]，则可以计算出位置信号即抖动信号在任意频率区间[f₁,f₂]的能量均方根值。