Multi-Vib：基于毫米波雷达的高精度多点振动监测

振动测量对于结构故障诊断（如机器和土木结构）至关重要。不同结构部件具有不同的振动模式，共同决定结构的健康状况，因此需要同时进行多点振动监测。现有解决方案在监测对象上部署多个加速度计及其电源或激光振动计来测量多点振动，既不方便又成本高昂。摄像头提供了更便宜的解决方案，但严重依赖良好的光照条件。为克服这些限制，我们提出了一种名为Multi-Vib的被动式高精度多点振动监测系统。Multi-Vib使用单个毫米波雷达，通过信号反射远程单独感知多个点的振动位移。然而，在单个物体上同时检测和监测多个点是一项艰巨任务。这是因为大多数雷达信号由于振动点的倾斜位置和形状而自然地从振动点散射开来，导致返回雷达的反射信号极其微弱。为解决这一问题，我们专门设计了一种放置在目标点上的物理标记，可以强制反射信号方向指向雷达，并显著增强反射信号强度。另一个实际问题是每个点的反射信号都会受到周围环境的干扰和噪声。因此，我们开发了一系列有效的信号处理方法来去噪，以准确估算振动频率和位移。广泛实验结果表明，多点振动频率和位移估算的平均误差分别约为0.16Hz和14μm。