光测法物体振动时产生的物理量的测量 第2页
I 1, I 2, 则z ′为
z ′= l/2 • (I 2 - I 1)/(I 2 + I 1) (2)
式中l 为PSD 感光面有效长度。若I 1 和I 2 之和为光电流总和IR , 则有IR = K PP S (3)
式中 K P 是PSD 的光电转换效率, P S 是接收透镜接收到的光功率。
测量系统的信号处理框图如图2 所示。首先通过I/V 电流电压转换, 将来自PSD 两电极的电流信号转换为电压信号, 随后将两路电压信号进行加运算ADD, 减运算SUB, 进而送入除法器D IV 进行除法运算。为了去除噪声, 在除法器输出端连接一个低通滤波器L P, 经滤波器滤波而得到与PSD 上光点位移成正比的电压输出。由于PSD 具有分辨力较高、后续处理电路简单、频率响应高等特点, 故本激光测振仪采用PSD 为光电探测器。
位置敏感探测器 PSD
位置敏感探测器(PSD)是一种光电测距器件。PSD基于非均匀半导体"横向光电效应"，达到器件对入射光或粒子位置敏感。PSD由四部分组成：PSD传感器、电子处理 元件、半导体激光源、支架（固定PSD光传感器与激光光源相对位置）。
PSD的主要特点是位置分辨率高、响应速度快、光谱响应范围宽、可靠性高，处理电路简单、光敏面内无盲区，可同时检测位置的光强,测量结果与光斑尺寸和形状无关 。由于其具有特有的性能，因而能获得目标位置连续变化的信号，在位置 、位移、距离、角度及其相关量的检测中获得越来越广泛的应用。
在PSD光电实验中，根据读出电压值的变化，可以知道物体的运动变化，从而达到了解光电传感器的构造原理和电子线路的设计与实践 、运算放大器的应用 。由 于其具有精度高的优点，在测量物体时，即使测量物体位置有微小的变化，电压值都会有很明显的变化。PSD的光斑活动位置可由光传感器的两端电极输出的电流决定，位置距离分辨率为1400mV/1mm（供±5V系统数据显示器）或更大。
2.4 测量范围
研制的激光测振仪的主要技术参数为工作距离40mm～ 2m , 测量范围2～ 50mm , 测量分辨力2～ 20Lm, 频率响应0～ 3kHz。
3 测量标定
用一种小型、经过校准的已知振级的激振器进行测量仪标定。这种激振器只产生加速度为已知定值的几种频率的振动。虽然这种装置不能全面的标定频响曲线，但可以在现场方便的核查传感器在给定频率点的灵敏度。
标定过程中主要需要注意的问题
1、 这种激振器的加速度要在测量范围内
2、 加速度要尽量多的选在要测量物品的振动范围内
4 测量与数据分析
测量时，使激光测振仪入射光垂直照射于距其2m 左右放置的起振器靶面上, 使起振器以振幅大于20Lm, 振动频率低于3kHz 的正弦波起振。采用示波器实时监测起振器的振幅和频率值, 为
便于分析, 可通过高速A öD 采集卡将振动信号实时采集, 存入计算机, 进行频谱分析。
目的：通过学习，掌握振动测量的基本方法和应用
途径：课本，课程指导书，网上学习资料
对本次设计的简要说明：
机械振动是指物体在平衡位置附近往返运动。它是工程技术和日常生活中常见的物理现象。大多数情况下，机械振动是有害的。它破坏了机器设备的正常工作，甚至导致损坏造成事故。但是振动也有可以被利用的一面，可以用来支撑振动机械。
振动测量师工程测试的重要内容之一，对机械设备进行振动测量，主要有以下些目的
1） 测定振级
2） 寻找振源
3） 提取设备故障的信息
4） 研究结辣,文-论'文.网
http://www.751com.cn 构的动态特性
5） 研究个阵理论、方法、材料
6） 环境条件模拟和产品质量检查
此次课程设计是通过对现实模型的简单抽象，模拟出用光测法对物体振动时产生的物理量的测量从而实现以上目的
主要仪器是：激光测振仪，PSD,计算机
主要方法：通过激光测振仪和连接电路，测量模拟振动系统的信号，并在计算机中成图像输出振动信号的波形图和频谱图，从而分析出振动系统的振动特性
主要特点：此次设计是抽象自现实的一个模型，各种基于光测法的振动测量的原理基本相同，但是不同的机械系统有各自的特性，需要在具体的测量过程中针对机械系统的特点找到最好的测量途径，以得到准确的测量数据。
结论：测试技术是一门飞速发展的学科，随着新材料的发明发现，新的测量方法和测量仪器也相应的出现，为人们的生产生活提供了大量的便利。同样，我们也尚有许多物理量的测量方法有待提高和更新，使测得的物理量更精确，更快捷。
心得体会：通过本次课程设计，明白了一切人类的制造物都是通过精心的设计，测算，制造得出的，都不是简单的随意创造品。所以，在以后得生活中，对每一个人类制造物都不会仅仅是随便使用，而是更加细心的体会设计者的用途。
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