来源：《电子技术应用》

摘要：介绍一种高效率、高精度的振动测量和分析方法。与传统方法不同，该方法是基于计算机及其运行环境的一种无接触测量方法，通过测量与分析软件实现对振动图象的数字化处理，从而获得传统方法无法达到的满意效果。 关键词：振动 测量与分析 图象处理

太阳能电池帆板是人造卫星的主要能源。在卫星巡航时，太阳能电池帆板必须随时根据阳光照射的方向来调整自己的方位。这就相当于在不断给太阳能电池帆板施加激励，由于电池帆板具有薄而大的物理特性，所以这个激励很容易导致振颤。在一定条件下，还有可能演变成共振，这样就非常容易损坏太阳能电池帆板，以至于卫星无法正常工作。因此，对卫星的电池帆板的振动特性做一个详细而精确的测量与分析，并由此来决定帆板的控制结构与控制规律，对于保障卫星的安全运行具有重大的意义。这正是开发这个系统的初衷。同时，任何一个力学系统在工作时都有可能发生振动，而且这些振动往往会影响该系统的正常工作。而当前所使用的测量和分析方法主要是力学测量与分析方法，这种方法测量系统庞大，数据分析效率低下，甚至有时会损坏待测结构并且所获得的结果具有较大的随机性。所以，提出一种基于计算机的高效、高精度的测量与分析的方法具有广阔前景和深远意义。

1 系统整体组成框图

计算机振动测量分析系统主要由待测物体部分、光学成像部分、数据传输部分、计算分析部分和结果输出部分构成。其具体结构如图１所示。

2 系统主要硬件介绍

2.1 ｃｃｄ黑白摄像头

ｃｃｄ摄像管是电荷耦合器件，在硅片上集成了以阵列分布的成像单元及相应的控制电路、输出电路。当有一束平行光照射到镜头上时，所有的成像单元处于导通状态，输出的图象为全亮平面（图２ａ）；当有一个ｕ形物体挡在镜头前方时，由于部分光线被挡住，导致部分成像单元处于截止状态，所以输出图象就会形成一个ｕ形的阴影（图２ｂ）。当物体振动时，在任何时刻物体的形态都被以这种方式记录下来了。光电三极管分布越密，分辨率就越高。

2.2 图象采集卡

摄像头传送过来的电信号与计算机之间的接口是图象采集卡。本系统所使用的图象采集卡为ｄｈ－ｖｒｔ－ｃｇ２００图象卡，是一种基于ｐｃｉ总线的高速彩色图象采集卡。该卡输入彩色视频信号经过数字***、模数转换器和色空变换等处理，通过ｐｃｉ 总线传送到计算机上的ｖｇａ卡实时显示，同时还能将数据送到内存实时存储，以便作进一步的数据处理。数据的传送是由采集卡自身控制的，无须ｃｐｕ的参与。其传送速度可以达到４０ｍｂ／ｓ，每秒可传送２４幅清晰的图像。

3 系统的软件构成

3.1 与图象采集卡有关的函数

由于图象数据是采集卡直接送到内存的，所以必须有配套的库函数来进行这方面的处理。主要的库函数包括图象卡的调用，图象参数的选择和内存的申请与释放。通过这些库函数的调用，我们可以很方便地选择一定的色空格式将图象数据送到指定的内存块去。

3.2 关于图像提取的算法

3.2.1 动态分块滤波算法

由于从摄像机传送过来的数据是物体及其周围环境的真实反映，所以存在着各种外在的干扰。即使在实验中尽量改善测量环境，如让与待分析振动无关的物体（如支撑物等）不要进入图象，增加光线照射的强度，来减少物体自身投影的影响。但是有用信号中混有的干扰信号总是无法完全消除的。因此，在对原始图象进行识别处理之前，必须将上述的干扰因素排除，也就是要先对原始采样信号进行滤波。由于干扰信号的存在具有随机性，所以本系统设计了“动态分区滤波”的方法来进行处理。该方法的具体算法如下：第一步，将整个图象