自分度非接觸旋轉(zhuǎn)量傳感的方向辨識(shí)方法研究.pdf

1、空間濾波測(cè)速法具有簡(jiǎn)單穩(wěn)定、非接觸、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于飛行器、汽車的位移速度檢測(cè)。目前基于空間濾波的測(cè)速法主要檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的線速度，很少用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)速度。但在風(fēng)機(jī)、各類大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸等的監(jiān)測(cè)或轉(zhuǎn)速測(cè)量中，特別需要非接觸或遠(yuǎn)距離地測(cè)量轉(zhuǎn)速參數(shù)。本文基于空間濾波測(cè)速原理，建立了空間濾波技術(shù)測(cè)量線速度的數(shù)學(xué)模型，從運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)分布空間圖像的空間頻譜、空間濾波頻譜函數(shù)，推導(dǎo)出了運(yùn)動(dòng)線速度與輸出信號(hào)中心頻率之間的關(guān)系；再根據(jù)

2、轉(zhuǎn)速與線速度的關(guān)系、線速度與光電探測(cè)器陣列方向分量的關(guān)系，建立轉(zhuǎn)速與輸出信號(hào)中心頻率之間的關(guān)系，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)速量值的遙測(cè)計(jì)算式。在轉(zhuǎn)速測(cè)量中，尤其在機(jī)械轉(zhuǎn)軸的精密測(cè)試中，旋轉(zhuǎn)方向的辨識(shí)與轉(zhuǎn)速量值的測(cè)定一樣，都是必需的和極重要的。在用雙差分空間濾波器遙測(cè)轉(zhuǎn)速中，也需要辨識(shí)旋轉(zhuǎn)方向，但也存在著信號(hào)有隨機(jī)性、信號(hào)頻率無(wú)旋轉(zhuǎn)方向信息等問(wèn)題。
　　本文基于空間濾波測(cè)速原理和微分差相關(guān)分析，提出了用于雙差分空間濾波轉(zhuǎn)速遙測(cè)的旋轉(zhuǎn)中心定位法和旋轉(zhuǎn)

3、方向判定法。利用雙差分空間濾波傳感器輸出信號(hào)的兩個(gè)中心頻率及其變化計(jì)算系數(shù)k，由k值和較大中心頻率對(duì)應(yīng)的位置來(lái)確定旋轉(zhuǎn)中心成像點(diǎn)的位置區(qū)域。旋轉(zhuǎn)方向辨識(shí)方法則是將差分空間濾波器中相鄰兩個(gè)光電池的輸出信號(hào)經(jīng)微分、相減、取絕對(duì)值后再積分計(jì)算得到微分差相關(guān)值，用其最小值處延時(shí)量的符號(hào)確定旋轉(zhuǎn)體像在該兩光電池處的線速度方向，再依據(jù)該線速度方向和旋轉(zhuǎn)中心位置來(lái)判定旋轉(zhuǎn)方向。為驗(yàn)證所提出方法的正確性，以平面圓盤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速作為測(cè)量對(duì)象，仿真分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證