三維激光測(cè)振儀關(guān)鍵電路校準(zhǔn)方法研究及標(biāo)準(zhǔn)裝置研制

激光測(cè)振儀廣泛應(yīng)用于國防、精密機(jī)械制造、汽車等領(lǐng)域，對(duì)其校準(zhǔn)技術(shù)和方法的研究尤為重要。本文對(duì)三維激光測(cè)振儀關(guān)鍵電路校準(zhǔn)方法進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】三維激光測(cè)振儀 關(guān)鍵電路 校準(zhǔn)方法 標(biāo)準(zhǔn)裝置

傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)法對(duì)三維光電振動(dòng)測(cè)量儀的計(jì)量校準(zhǔn)方式，受振動(dòng)臺(tái)的限制，測(cè)量頻率和幅度有限。本項(xiàng)目研究采用電信號(hào)激勵(lì)代替實(shí)際物理量激勵(lì)對(duì)光電振動(dòng)測(cè)量儀進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，即在三維光電振動(dòng)測(cè)量儀（外差激光干涉原理）對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集、處理電路的輸入端直接接入FM信號(hào)激勵(lì)代替物理量激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維光電振動(dòng)測(cè)量儀的量程、線性度、靈敏度、相移、延時(shí)、上升時(shí)間、失真度等參數(shù)校準(zhǔn)。使得三維光電振動(dòng)測(cè)量儀系統(tǒng)的計(jì)量更準(zhǔn)確、更高效、更便捷。

1 項(xiàng)目研究內(nèi)容

本文研究的三維光電振動(dòng)測(cè)量儀校準(zhǔn)方法使用的校準(zhǔn)裝置，裝置總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。包括FM信號(hào)源模塊、數(shù)字存儲(chǔ)示波模塊、數(shù)字電壓測(cè)量模塊、失真度分析模塊等；為實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)的集成化以及自動(dòng)化，利用NI PXI平臺(tái)，結(jié)合FPGA編程技術(shù)以及Labview虛擬儀器軟件，實(shí)現(xiàn)光電振動(dòng)測(cè)量儀關(guān)鍵電路自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，提高校準(zhǔn)的效率及準(zhǔn)確度。解決了光電振動(dòng)測(cè)量儀電路校準(zhǔn)的方法和裝置問題，特別是滿足了50kHz-300kHz以上頻段計(jì)量校準(zhǔn)的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)光電振動(dòng)測(cè)量儀電路的準(zhǔn)確、高效計(jì)量，為光電振動(dòng)測(cè)量儀電路的計(jì)量校準(zhǔn)提供了一種可借鑒的方式。

2 測(cè)試驗(yàn)證

針對(duì)激光測(cè)振儀關(guān)鍵電路標(biāo)準(zhǔn)裝置中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證其準(zhǔn)確度。對(duì)校準(zhǔn)裝置的FM信號(hào)源的頻偏、頻率示值，校準(zhǔn)裝置的采集模塊幅頻特性進(jìn)行誤差分析。

2.1 頻率示值測(cè)量

實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 頻偏示值測(cè)量

實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

2.3 信號(hào)采集模塊相移測(cè)量

發(fā)射兩路同步標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，其相位差為0°，通過校準(zhǔn)裝置測(cè)量相位差，結(jié)果如表3所示。

通過以上的數(shù)據(jù)測(cè)試，保證了三維激光測(cè)振儀關(guān)鍵電路校準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確性，滿足JJF 1219-2009 《激光測(cè)振儀校準(zhǔn)規(guī)范》中的測(cè)量要求。

3 取得創(chuàng)新

（1）為三維激光測(cè)振儀提供一套標(biāo)準(zhǔn)電路校準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)測(cè)量儀的失真度、量程、上升時(shí)間、相移等參數(shù)的計(jì)量。

（2）使用 PXI和FPGA 取代傳統(tǒng)振動(dòng)校準(zhǔn)測(cè)控系統(tǒng)中的大量儀器，保證其校準(zhǔn)能力范圍，計(jì)量的可靠性與準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化、便攜性、實(shí)用性，利用Labview虛擬儀器技術(shù)人機(jī)交互界面更友好，操作更簡單。

4 研究成果應(yīng)用及推廣領(lǐng)域

本三維激光測(cè)振儀關(guān)鍵電路計(jì)量校準(zhǔn)裝置與相應(yīng)的校準(zhǔn)方法研究成果，將應(yīng)用于計(jì)量檢測(cè)部門開展相關(guān)激光測(cè)振儀校準(zhǔn)測(cè)試工作，并為相關(guān)激光測(cè)振儀的生產(chǎn)廠家提供出廠的計(jì)量檢測(cè)，為激光測(cè)振儀關(guān)鍵電路的研發(fā)和測(cè)試提供準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)依據(jù)。

（通訊作者：姚磊）

作者簡介

俞醒言（1974-），男，浙江省溫州市人。大學(xué)本科學(xué)歷。高工。研究方向?yàn)檎駝?dòng)計(jì)量。

高申平（1990-），男，江西省撫州市人。碩士學(xué)位。助理工程師。研究方向?yàn)槁晫W(xué)。

陳儉（1986-），男，浙江省溫州市人。大學(xué)本科學(xué)歷。工程師。研究方向?yàn)檎駝?dòng)計(jì)量。

姚磊（1980-），山東省濟(jì)寧市人。博士。教授級(jí)高工。研究方向?yàn)槁晫W(xué)振動(dòng)計(jì)量研究。

作者單位

浙江省計(jì)量科學(xué)研究院 浙江省杭州市310013endprint