三维激光测振仪关键电路校准方法研究及标准装置研制

激光测振仪广泛应用于国防、精密机械制造、汽车等领域，对其校准技术和方法的研究尤为重要。本文对三维激光测振仪关键电路校准方法进行了研究。

【关键词】三维激光测振仪 关键电路 校准方法 标准装置

传统的标准振动台激励法对三维光电振动测量仪的计量校准方式，受振动台的限制，测量频率和幅度有限。本项目研究采用电信号激励代替实际物理量激励对光电振动测量仪进行计量校准，即在三维光电振动测量仪（外差激光干涉原理）对应的信号采集、处理电路的输入端直接接入FM信号激励代替物理量激励，实现对三维光电振动测量仪的量程、线性度、灵敏度、相移、延时、上升时间、失真度等参数校准。使得三维光电振动测量仪系统的计量更准确、更高效、更便捷。

1 项目研究内容

本文研究的三维光电振动测量仪校准方法使用的校准装置，装置总体设计框图如图1所示。包括FM信号源模块、数字存储示波模块、数字电压测量模块、失真度分析模块等；为实现校准系统的集成化以及自动化，利用NI PXI平台，结合FPGA编程技术以及Labview虚拟仪器软件，实现光电振动测量仪关键电路自动校准系统，提高校準的效率及准确度。解决了光电振动测量仪电路校准的方法和装置问题，特别是满足了50kHz-300kHz以上频段计量校准的需求，实现对对光电振动测量仪电路的准确、高效计量，为光电振动测量仪电路的计量校准提供了一种可借鉴的方式。

2 测试验证

针对激光测振仪关键电路标准装置中的关键设备进行试验，验证其准确度。对校准装置的FM信号源的频偏、频率示值，校准装置的采集模块幅频特性进行误差分析。

2.1 频率示值测量

实验测试数据如表1所示。

2.2 频偏示值测量

实验测试数据如表2所示。

2.3 信号采集模块相移测量

发射两路同步标准正弦信号，其相位差为0°，通过校准装置测量相位差，结果如表3所示。

通过以上的数据测试，保证了三维激光测振仪关键电路校准装置的准确性，满足JJF 1219-2009 《激光测振仪校准规范》中的测量要求。

3 取得创新

（1）为三维激光测振仪提供一套标准电路校准装置，实现测量仪的失真度、量程、上升时间、相移等参数的计量。

（2）使用 PXI和FPGA 取代传统振动校准测控系统中的大量仪器，保证其校准能力范围，计量的可靠性与准确度，实现了系统的小型化、便携性、实用性，利用Labview虚拟仪器技术人机交互界面更友好，操作更简单。

4 研究成果应用及推广领域

本三维激光测振仪关键电路计量校准装置与相应的校准方法研究成果，将应用于计量检测部门开展相关激光测振仪校准测试工作，并为相关激光测振仪的生产厂家提供出厂的计量检测，为激光测振仪关键电路的研发和测试提供准确的测试结果和数据依据。

（通讯作者：姚磊）

作者简介

俞醒言（1974-），男，浙江省温州市人。大学本科学历。高工。研究方向为振动计量。

高申平（1990-），男，江西省抚州市人。硕士学位。助理工程师。研究方向为声学。

陈俭（1986-），男，浙江省温州市人。大学本科学历。工程师。研究方向为振动计量。

姚磊（1980-），山东省济宁市人。博士。教授级高工。研究方向为声学振动计量研究。

作者单位

浙江省计量科学研究院 浙江省杭州市310013endprint