基于加速度频域积分的振动位移测量系统

林 培， 许杨剑， 陈栋栋， 鞠晓喆， 梁利华*

(1.浙江工业大学 机械工程学院， 浙江 杭州 310014； 2.浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310020)

在许多场合下需要对结构的振动位移进行测量，例如设备动态特性的研究、地震学科的研究以及桥梁建筑的振动研究[1-2]。杨春[3]利用激光传感器实现了对船舶结构的振动测量。王荣林等[4]利用激光传感器和LabVIEW虚拟仪器平台开发了振动位移测量系统。朱坚民等[5]利用激光测振仪对铣床铣刀的振动位移进行测量。李红伟等[6]利用2个对称放置的电涡流传感器，采用差动相反的思想对磁悬浮转子的轴向位移进行测量。孙志敬等[7]利用电涡流传感器对压缩机的振动进行监测。激光位移传感器具有测量精度高的优点，但激光传感器对安装位置要求较高且测试所得位移信号容易失真。电涡流传感器对被测对象的材料、表面状态都比较敏感，同时电涡流传感器的安装要求也比较高。

加速度传感器具有体积小、质量小和频率范围宽等优点，是工程应用中常用的振动测量传感器之一。由于加速度与位移之间具有积分运算关系，因此可以通过对测量的加速度信号进行积分运算求取位移信号。Arias-Lara等[8]对不同加速度积分方法进行研究，通过实验表明：利用加速度积分求取位移是可行的，积分方法的选取需要根据位移幅值、波形类型等因素来确定。Brandt等[9]研究了加速度频域积分方法以及加权叠加(weighted overlap-add，WOLA)技术的加速度积分方法并与时域积分方法进行比较，通过实验表明：频域加速度积分的精度受数据长度影响，WOLA技术则只适用于稳态情况。……