CN101696901A - 汽车振动测试分析系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
汽车振动测试分析系统及其方法，包括：设于汽车运行中的关键部件的三向加速度传感器和单向加速度传感器，用于分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；信号调理模块，与所述三向加速度传感器和单向加速度传感器的输出端相连接，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；无线数据采集卡，与所述信号调理模块相连接，用于采集并无线输出所述信号调理模块调理后的信号；设有无线数据接收端的监控计算机，用于接收所述无线数据采集卡输出的无线信号，并对汽车运行中的振动信号进行测试和分析。本发明装置硬件结构简单，诊断分析功能主要依靠软件实现，便于升级和维护，携带便捷。
Description
技术领域
本发明属于汽车振动分析技术领域，特别涉及一种汽车振动测试分析系统及其方法。
背景技术
随着国内外汽车制造业的迅速发展和用户使用要求的不断提高，振动、噪声和声振粗糙度(NVH)已经成为评价汽车品质的一个最重要的技术指标。国内外各大汽车公司已经开始投巨资研究NVH。在NVH特性中，振动又是其中最为重要的一个指标。汽车产生振动的来源主要有发动机、轮胎、传动系统以及空气动力等关键部件，要改善振动特性，就必须先经过振动测试识别各关键部件的模态，从而相应地优化原有系统结构。故此，对汽车系统的振动测试和分析就有着极为重要的意义。
经文献检索发现，公开号为CN200410040117.9的中国发明专利，介绍了一种基于小波分解的汽车半主动悬架阻尼控制方法，它是利用加速度传感器在线提取汽车行驶中车身的振动信号，运用小波变换的方法将振动信号分解为由高到低的若干频段，通过能量统计的方法确定当前振动信号主要分布在哪几个频段，根据阻尼系数与车轴、车身振动响应曲线确定通过可控阻尼减振器调节悬架阻尼系数，从而使汽车获得良好的平顺性和操纵稳定性。这种方法主要是通过小波变换将振动信号分解，需要开发专门的分析软件，而硬件系统的缺陷容易造成对信号的漏采或失真，导致模态分析不够准确。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种汽车振动测试分析系统及其方法，其基于目前应用非常广泛的虚拟仪器技术，同时结合信号处理技术以及传感器技术，对汽车在运行中产生的振动信号进行提取和分析，完成模态的识别。
本发明具体采用如下技术方案：
一种汽车振动测试分析系统，包括：
设于汽车运行中的关键部件的三向加速度传感器和单向加速度传感器，用于分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；
信号调理模块，与所述三向加速度传感器和单向加速度传感器的输出端相连接，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
无线数据采集卡，与所述信号调理模块相连接，用于采集并无线输出所述信号调理模块调理后的信号；
设有无线数据接收端的监控计算机，用于接收所述无线数据采集卡输出的无线信号，并对汽车运行中的振动信号进行测试和分析。
进一步地，所述单向加速度传感器为内置集成电路的压电传感器。
进一步地，所述单向加速度传感器的型号为朗斯LC0101型内装ICP加速度传感器，所述三向加速度传感器为LC0110型三向测振加速度传感器。
进一步地，所述无线数据采集卡为WLS-9219型无线通讯数据采集卡，所述信号调理器为LC0201型信号调理器。
本发明还提供一种汽车振动测试分析方法，包括以下步骤：
1)、振动信号获取步骤，采用三向加速度传感器和单向加速度传感器分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；
2)、信号调理步骤，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
3)、无线数据采集步骤，用于采集并无线输出所述信号调理步骤调理后的信号；
4)、信号分析步骤，接收所述无线数据采集步骤输出的无线信号，对汽车运行中的振动信号进行测试和分析。
进一步地，所述步骤4)中对振动信号的分析为时域和频域分析，并通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图。
进一步地，所述步骤1)中，采用两只分别安装于汽车悬架系统和发动机位置的单向加速度传感器以及一只安装在车身质心附近位置的三向测振加速度传感器，以分别获得并输出汽车在运行中汽车悬架系统和发动机位置以及车身质心附近位置的振动信号。
本发明的有益效果是，装置硬件结构简单，诊断分析功能主要依靠软件实现，便于升级和维护，携带便捷。利用本方法可以对多种型号汽车的多种关键部件进行振动测试，以便针对性的优化结构，改善汽车振动性能指标，可广泛应用于汽车制造和研发领域。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明汽车振动测试分析系统实施例结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，一种汽车振动测试分析系统，包括：
设于汽车运行中的关键部件的三向加速度传感器和单向加速度传感器，用于分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；
信号调理模块，与所述三向加速度传感器和单向加速度传感器的输出端相连接，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
无线数据采集卡，与所述信号调理模块相连接，用于采集并无线输出所述信号调理模块调理后的信号；
设有无线数据接收端的监控计算机，用于接收所述无线数据采集卡输出的无线信号，对汽车运行中的振动信号进行测试和分析。监控计算机可以基于LabView等软件平台开发模态分析程序，对振动信号进行时域和频域分析，通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图。
通过上述汽车振动测试分析系统对汽车运行中的振动信号进行测试和分析，从而为优化汽车结构提供依据，以便改善NVH性能指标。
其中，所述单向加速度传感器为内置ICP(Integrated Circuits Piezoelectric，集成电路的压电传感器)加速度传感器。
其中，所述单向加速度传感器的型号为朗斯LC0101型内装ICP加速度传感器，所述三向加速度传感器为LC0110型三向测振加速度传感器。
其中，所述无线数据采集卡为WLS-9219型无线通讯数据采集卡，所述信号调理器为LC0201型信号调理器
实施例二
一种汽车振动测试分析方法，包括以下步骤：
1)、振动信号获取步骤，采用三向加速度传感器和单向加速度传感器分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；
2)、信号调理步骤，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
3)、无线数据采集步骤，用于采集并无线输出所述信号调理步骤调理后的信号；
4)、信号分析步骤，接收所述无线数据采集步骤输出的无线信号，对汽车运行中的振动信号进行测试和分析，为优化汽车结构提供依据，以便改善NVH性能指标。其中，对振动信号的分析可以是时域和频域分析，并通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图。
其中，所述步骤1)中，采用两只分别通过磁座，以磁吸的方式安装于汽车悬架系统和发动机位置的单向加速度传感器以及一只安装在车身质心附近位置的三向测振加速度传感器，以分别获得并输出汽车在运行中汽车悬架系统和发动机位置以及车身质心附近位置的振动信号。
具体地，将上述实施例一和实施例二用于对某小型轿车进行振动测试分析。汽车以40km/h速度在公路上行驶，将两只朗斯LC0101型内装ICP加速度传感器分别通过磁座，，以磁吸的方式安装汽车悬架系统和发动机位置，将一只三向测振加速度传感器安装在车身质心附近位置，然后分别连接至LC0201型信号调理器，信号调理器输出的为2-20mA的电流信号，而NI无线通讯数据采集卡WLS-9219需要输入的信号为0-10V电压信号，故此，通过端子串联入一个500Ω终端电阻，转换为电压信号后输出到WLS-9219无线通讯数据采集卡，最后通过该无线通讯数据采集卡的Wi-Fi无线网络方式与监控计算机通讯，监控计算机通过LabView等软件程序，获取各传感器读到的振动信号并进行分析处理，运用快速傅里叶变换和小波变换对振动信号进行计算和分析，用户通过观测频谱图和模态计算程序识别出对应部件的模态。结果显示发动机位置处的固有频率过高，影响了汽车的平顺性和舒适性，因而通过调整了阻尼器的参数，优化了其整体机械结构，改善了NVH性能指标。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (7)
1.一种汽车振动测试分析系统，其特征在于包括：
设于汽车运行中的关键部件的三向加速度传感器和单向加速度传感器，用于分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；
信号调理模块，与所述三向加速度传感器和单向加速度传感器的输出端相连接，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
无线数据采集卡，与所述信号调理模块相连接，用于采集并无线输出所述信号调理模块调理后的信号；
设有无线数据接收端的监控计算机，用于接收所述无线数据采集卡输出的无线信号，并对汽车运行中的振动信号进行测试和分析。
2.根据权利要求1所述的汽车振动测试分析系统，其特征在于：
所述单向加速度传感器为内置集成电路的压电传感器。
3.根据权利要求1或2所述的汽车振动测试分析系统，其特征在于：
所述单向加速度传感器的型号为朗斯LC0101型内装ICP加速度传感器，所述三向加速度传感器为LC0110型三向测振加速度传感器。
4.根据权利要求3所述的汽车振动测试分析系统，其特征在于：
所述无线数据采集卡为WLS-9219型无线通讯数据采集卡，所述信号调理器为LC0201型信号调理器。
5.一种汽车振动测试分析方法，其特征在于包括以下步骤：
1)、振动信号获取步骤，采用三向加速度传感器和单向加速度传感器分别获得并输出汽车在运行中各关键部件的振动信号；
2)、信号调理步骤，用于对所述三向加速度传感器和单向加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
3)、无线数据采集步骤，用于采集并无线输出所述信号调理步骤调理后的信号；
4)、信号分析步骤，接收所述无线数据采集步骤输出的无线信号，对汽车运行中的振动信号进行测试和分析。
6.根据权利要求5所述的汽车振动测试分析方法，其特征在于：
所述步骤4)中对振动信号的分析为时域和频域分析，并通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图。
7.根据权利要求5或6所述的汽车振动测试分析方法，其特征在于：
所述步骤1)中，采用两只分别通过磁座安装于汽车悬架系统和发动机位置的单向加速度传感器以及一只安装在车身质心附近位置的三向测振加速度传感器，以分别获得并输出汽车在运行中汽车悬架系统和发动机位置以及车身质心附近位置的振动信号。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100421 |