非接触位移测量中参考点抖动影响的补偿方法

• 作 者: 鲁颂;吉小军;蔡萍;
• 机 构: 上海交通大学仪器科学与工程系
• 出 处: 第二届计量测试与航天发展论坛
• 发表日期: 2015年期

针对用非接触3D光学位移测试系统进行结构动位移形变测试时,测试参考点会发生抖动而影响测试结果的现实难题,提出在用光学位移测试系统测试结构动位移的同时,利用3D加速度传感器同步测试参考点的振动加速度进而获得参考点的3D振动位移,然后用参考点的3D振动位移去修正光学位移测试系统的测量结果,从而提高测量精度的测试和处理方法.论文重点对如何通过振动加速度获得准确的参考点3D振动位移和如何通过参考点的3D振动位移来修正3D光学位移测试系统测量输出的方法和算法进行了研究、仿真和实际测试验证.仿真和实验结果表明,本文提出的测试方法和算法可以有效补偿动位移直接测量中因参考点抖动而引入的测量误差,显著提高测量精度。针对利用光学系统进行非接触3D振动位移测试工作中，在有些工况下难以满足测试系统参考点保持静止的测试条件要求，本文提出通过同步测试系统参考点的3D振动加速度，由加速度信号得到参考点的3D振动位移信号，然后由参考点的3D振动位移信号通过坐标转换的方法得到被测点3D位移信号的修正分量，从而实现对由于测试基准抖动而引起的测试误差的补偿和校正。实现本文所述补偿校正方法的关键在于由加速度得到可靠位移的算法以及文中所述的转换矩阵和平移矩阵的可靠获取。论文研究了由振动加速度信号得到振动位移信号的数据处理算法，并通过仿真验证了所用算法对的适用性。针对所提出的补偿方案，论文采用NDI Optotrak系统搭建了测试实验系统，对所提出的理论和方法进行了实际的测试、数据处理、分析比对等验证工作。实验和分析结果表明，本文所提出的测试和数据处理方法，可以有效补偿动位移直接测量中因参考点抖动而引入的测量误差，显著提高测量精度。