【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动与形变测量，具体地，涉及一种非接触式位移测量的设备自振消除方法和系统。
技术介绍
1、非接触式的位移测量设备具有高灵敏、无损伤的优点，适用于对敏感结构和精密设备的振动监测，在航空航天、力学测试、工业制造等领域具有重要的应用前景。在进行测量时，位移测量设备由于环境等因素引起自身振动、晃动或位移(统称自振)时，将对测量结果带来极大误差，甚至失败。例如，使用微波收发器进行位移测量时，其自身的振动可能与被测目标的振动相互干扰，使得难以分辨目标振动与系统本身振动的成分，进而导致测量失败。因此，为确保测量的精度和可靠性，消除微波收发器自身振动、晃动或位移(统称自振)至关重要。
2、现有的位移测量设备自振消除方法主要是采用机械隔离装置，如果振动频率在机械隔离装置的设计频率范围之外，效果将大打折扣，难以应对宽频率范围的振动。另外，机械隔离装置往往难以实现大位移自振隔离，且难以实现空间三维自振消除。最后，使用机械隔离装置需要一定的物理空间，会增加系统的总质量，不适用于一些体积和重量敏感的场景，且大幅增加了系统的复杂度。因此，迫切需要一种主动式的自振反演及抑制技术，以对系统进行精确的校准和补偿，提高测量系统的稳定性和精度，确保其在各种应用场景中取得可靠的测量结果。
3、现有的非接触式位移测量的设备自振消除方法主要是采用机械隔离装置，如果振动频率在机械隔离装置的设计频率范围之外，效果可能会减弱，难以应对宽频率范围的振动；另外，机械隔离装置往往难以实现大位移自振隔离，且难以实现空间三维自振消除；使用机械隔离装置
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种非接触式位移测量的设备自振消除方法和系统。
2、根据本专利技术提供的一种非接触式位移测量的设备自振消除方法，包括：
3、步骤s1：选择非接触式位移测量设备视场内多个参考目标，基于参考目标的位置和相互间距关系，建立非接触式位移测量设备空间位置和自振监测坐标系；
4、步骤s2：建立非接触式位移测量设备的空间位置与各参考目标到非接触式位移测量设备距离的函数映射关系；
5、步骤s3：对非接触式位移测量设备自振位移时间序列进行监测；
6、步骤s4：消除待测目标振动与形变位移测量结果中耦合的非接触式位移测量设备的自振。
7、优选地，所述步骤s1包括：
8、在非接触式位移测量设备的视场范围内选择一个参考平面，在参考平面内选择大于或等于3个非共线的固定测点作为参考目标，根据参考目标构建非接触式位移测量设备空间位置和自振监测坐标系。
9、优选地，所述步骤s2包括：
10、设非接触式位移测量设备的三维空间位置在所述步骤s1构建的坐标系下的坐标为(xdev,ydev,zdev)，各参考目标到非接触式位移测量设备的距离分别为r1,r2,r3，得到：
11、
12、其中，fn(n＝1,2,3)表示函数映射关系，rij(1≤i<j≤3)表示第i个参考目标和第j个参考目标之间的欧氏距离；r1,r2,r3为各参考目标到非接触式位移测量设备的距离；
13、设初始时刻，从基带信号中提取的各参考目标到非接触式位移测量设备的距离分别为代入函数关系式中，得到非接触式位移测量设备的初始三维空间位置坐标(xdev0,ydev0,zdev0)。
14、优选地，所述步骤s3包括：
15、设参考目标的位移时间序列分别为dr1(mt),dr2(mt),dr3(mt)，非接触式位移测量设备沿步骤s1建立的坐标系的x，y，z三轴方向的振动位移时间序列分别为dxdev(mt),dydev(mt),dzdev(mt)，其中，m＝1,2,…为等效位移采样周期序号，t为等效位移采样周期时间；通过非接触式位移测量设备的三维空间位置坐标(xdev,ydev,zdev)函数fn(n＝1,2,3)对r1,r2,r3的进行微分求解，分别得到dxdev(mt),dydev(mt),dzdev(mt)与三个参考目标的位移时间序列dr1(mt),dr2(mt),dr3(mt)的重构映射关系，实现非接触式位移测量设备沿所述步骤s1构建的坐标系的x，y，z三轴方向的位移时间序列测量。
16、优选地，所述步骤s4包括：
17、设待测目标上第k个测点的沿所述步骤s1建立的坐标系的x，y，z三轴方向的原始位移时间序列分别为消除非接触式位移测量设备自身振动后得到的位移时间序列为dxk(mt)、dyk(mt)、dzk(mt)；其中m＝1,2,…为等效位移采样周期序号，t为等效位移采样周期时间，k为测点序号，存在如下关系：
18、
19、根据本专利技术提供的一种非接触式位移测量的设备自振消除系统，包括：
20、模块m1：选择非接触式位移测量设备视场内多个参考目标，基于参考目标的位置和相互间距关系，建立非接触式位移测量设备空间位置和自振监测坐标系；
21、模块m2：建立非接触式位移测量设备的空间位置与各参考目标到非接触式位移测量设备距离的函数映射关系；
22、模块m3：对非接触式位移测量设备自振位移时间序列进行监测；
23、模块m4：消除待测目标振动与形变位移测量结果中耦合的非接触式位移测量设备的自振。
24、优选地，所述模块m1包括：
25、在非接触式位移测量设备的视场范围内选择一个参考平面，在参考平面内选择大于或等于3个非共线的固定测点作为参考目标，根据参考目标构建非接触式位移测量设备空间位置和自振监测坐标系。
26、优选地，所述模块m2包括：
27、设非接触式位移测量设备的三维空间位置在所述模块m1构建的坐标系下的坐标为(xdev,ydev,zdev)，各参考目标到非接触式位移测量设备的距离分别为r1,r2,r3，得到：
28、
29、其中，fn(n＝1,2,3)表示函数映射关系，rij(1≤i<j≤3)表示第i个参考目标和第j个参考目标之间的欧氏距离；r1,r2,r3为各参考目标到非接触式位移测量设备的距离；
30、设初始时刻，从基带信号中提取的各参考目标到非接触式位移测量设备的距离分别为代入上边的函数关系式，得到非接触式位移测量设备的初始三维空间位置坐标(xdev0,ydev0,zdev0)。
31、优选地，所述模块m3包括：
32、设参考目标的位移时间序列分别为dr1(mt),dr2(mt),dr3(mt)，非接触式位移测量设备沿模块m1建立的坐标系的x，y，z三轴方向的振动位移时间序列分别为dxdev(mt),dydev(mt),dzdev(mt)，其中，m＝1,2,…为等效位移采样周期序号，t为等效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
4.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
5.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
6.一种非接触式位移测量的设备自振消除系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的非接触式位移测量的设备自振消除系统，其特征在于，所述模块M1包括：
8.根据权利要求6所述的非接触式位移测量的设备自振消除系统，其特征在于，所述模块M2包括：
9.根据权利要求6所述的非接触式位移测量的设备自振消除系统，其特征在于，所述模块M3包括：
10.根据权利要求6所述的非接触式位移测量的设备自振消除系统，其特征在于，所述模块M4包括：
【技术特征摘要】
1.一种非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
4.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
5.根据权利要求1所述的非接触式位移测量的设备自振消除方法，其特征在于，所述步骤s4包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：彭志科，熊玉勇，缑英杰，孟光，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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