CN102088273B - 一种白噪声随机振动发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种白噪声随机振动发生器，其特征在于：所述白噪声随机振动发生器包括一腔体和置于腔体外的白噪声信号发生器，在腔体内安装有电磁扬声器，在腔体壁上设有导线孔，电磁扬声器通过从导线孔穿出的导线与信号发生器的输出端口电连接。本发明具有可通过对装置可调参数的调节，在一定范围内改变背景噪声的特性，产生研究需要的特定背景噪声的功能。而且还有原理简单，装置小巧，操作安装方便等优点。

Description

一种白噪声随机振动发生器
技术领域
本发明涉往复式机械背景噪声发生装置领域，具体来说是一种白噪声随机振动发生器。
背景技术
不论是我们的日常生活还是工业生产，都会涉及到一些可以产生振动的设备，例如，汽车发动机、家用洗衣机、机床电机等等。这些设备由于其本身的固有本质特性，在工作时都会产生具有一定规律的振动和固定频率的声音。这些振动和声音构成了这些设备的固有动态特性。
相反，伴随着机械设备的基本振动，往往还存在着大量来自于机械设备外部的背景噪声。这些噪声的存在必然会对我们所关注的机械振动产生一定干扰。背景噪声的能量愈大，对于机械固有振动的信息提取就愈加困难。目前，关于机械振动的背景噪声的研究也逐渐引起了越来越多的关注。
基于这样的一个问题背景，我们研究发明了本项专利：白噪声随机振动发生器，用于人为的模拟机械振动时的背景噪声振动。该装置的优点是：可以通过对该装置的可调参数的调节，在一定范围内改变背景噪声的特性，产生研究需要的特定的背景噪声。
发明内容
本发明的目的是提供一种白噪声随机振动发生器，形成往复式机械振动背景噪声，有效地控制降低往复式机械振动的信噪比，而且体积小，结构简单，安装操作控制方便。
本发明的目的通过以下技术方案来实现。
一种白噪声随机振动发生器，其特征在于：所述白噪声随机振动发生器包括一腔体和置于腔体外的白噪声信号发生器，在腔体内安装有电磁扬声器，在腔体壁上设有导线孔，电磁扬声器通过从导线孔穿出的导线与信号发生器的输出端口电连接。
所述腔体由扁圆柱状铝制的壳体密闭而成，电磁扬声器固定在腔体内侧底壁的中央。
所述白噪声信号发生器是一台能输出2Hz至200KHz和2Hz至20KHz均匀频谱密度，幅度分布为高斯分布的白噪声及2Hz至20KHz、2Hz至200KHz频率范围内的粉红噪声四种信号的通用白噪声和粉红噪声发生器。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明由于包括一腔体和置于腔体外的白噪声信号发生器，在腔体内安装有电磁扬声器，在腔体壁上设有导线孔，电磁扬声器通过从导线孔穿出的导线与信号发生器的输出端口电连接。工作时，将电磁扬声器的导线接入信号发生器的输出端口，打开信号发生器电源，调节增益控制旋钮(GAIN CONTROL)便可以得到理想的高斯分布的白噪声，由于白噪声随机振动发生器的功率谱范围较宽，没有显著的特征性，在和线性信号谱叠加的时候就会把其它机器传来的特征线谱淹没在随机振动的背景噪声之中，从而降低了其它机器特征振动的信噪比，大大增加了其工作时的不可辨识性。因此可见，本发明不仅有效地控制降低了各频率段的线谱信噪比，很好的完成了其功能性，并且还具有体积小，结构设计简单，安装操作控制方便等诸多优点。
附图说明
图1为本发明白噪声随机振动发生器立体图；
图2为本发明白噪声随机振动发生器纵向剖切结构示意图；
图3为本发明白噪声随机振动发生器横向剖切结构示意图；
图4为本发明白噪声随机振动发生器试验时工作位置时的结构示意图；
图5为本发明白噪声随机振动发生器一定的白谱信号输入下(增益调节至6V)产生的随机振动的典型功率谱；
图6为本发明降低特征线谱信噪比性能试验对比曲线(一)；
图7为本发明降低特征线谱信噪比性能试验对比曲线(二)；
图8为本发明降低特征线谱信噪比性能试验对比曲线(三)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明白噪声随机振动发生器实施例作进一步详细描述。
如图1-3所示，本发明白噪声随机振动发生器，包括一腔体10和和置于腔体10外的白噪声信号发生器11，在腔体10内安装有电磁扬声器12，在腔体壁上设有导线孔13，电磁扬声器12通过从导线孔13穿出的导线14与信号发生器11的输出端口电连接。其中腔体10由扁圆柱状铝制的壳体密闭而成，电磁扬声器12固定在腔体内侧底壁的中央。白噪声信号发生器11是一台能输出2Hz至200KHz和2Hz至20KHz均匀频谱密度，幅度分布为高斯分布的白噪声及2Hz至20KHz、2Hz至200KHz频率范围内的粉红噪声四种信号的通用白噪声和粉红噪声发生器。工作时，打开白噪声信号发生器11电源，调节增益控制旋钮(GAINCONTROL)便可以得到理想的高斯分布的白噪声。图5为本发明白噪声随机振动发生器在一定的白谱信号输入下(增益调节至6V)产生的随机振动的典型功率谱。
本发明白噪声随机振动发生器1在工作时安置在隔振装置(空气弹簧)与基础之间的位置，如图4所示从上至下，依次安装激振器2、双层橡胶空气弹簧4、铝桶支座7、大质量块9、钢板8和弹簧3，本发明白噪声随机振动发生器1安装在大质量块9与铝桶支座7之间，在双层橡胶空气弹簧4上设有输入信号传感器5，大质量块9上设有输出信号传感器6。
利用图4所示装置，进行装置的降低信噪比的性能试验。最上部的激振器可以按需要给系统输入一定振幅和频率的简谐振动，用来模拟往复式机械设备工作时的特征线谱。通过输入和输出信号传感器的对比可以看出：简谐振动通过双层橡胶空气弹簧向基础传动振动时本身就得到了一定的削减，但降低信噪比的能力有限。为了进一步达到减低信噪比的目的，在隔振器和基础之间放置本发明白噪声随机振动发生器。通过对比研究本发明白噪声随机振动发生器工作与不工作状态下输出的信号功率谱便可以看出装置对于减低系统信噪比的影响。
以下是白噪声发生器的工作电压为6V时，随机振动发生器对于不同频率的线谱信噪比的影响对比曲线：
图6所示，特征线谱频率65Hz，信噪比降低幅值30dB左右；
图7所示，特征线谱频率168Hz，信噪比降低幅值40dB左右；
图8所示，特征线谱频率442Hz，信噪比降低幅值80dB左右。
通过试验结果对比可以看出：对于几个低于400Hz的低频线谱，随机振动发生器都可以起到有效地减低其信噪比的作用。由图可以看出，线谱的信噪比最小减低10dB，最大可降低30dB左右，较为有效的模拟了往复式机械振动的背景噪声，消除了系统的特征信号的显著特性。
此外由实验结果还可以看出，输入气压值可以很好的控制装置输出振动的功率。两者之间在试验室条件下基本为线性增长关系，即气压值越大，得到的平均功率谱幅值也就越大，即对于线谱的淹没性能就越好。

Claims (3)

1.一种白噪声随机振动发生器，其特征在于：所述白噪声随机振动发生器工作时安置在隔振装置与基础之间的位置，工作时，由上而下依次设置激振器、双层橡胶空气弹簧、铝桶支座、白噪声随机振动发生器、大质量块、钢板和弹簧，所述双层橡胶空气弹簧上设有输入信号传感器，所述大质量块上设有输出信号传感器；
所述白噪声随机振动发生器包括一腔体和置于腔体外的白噪声信号发生器，在腔体内安装有电磁扬声器，在腔体壁上设有导线孔，电磁扬声器通过从导线孔穿出的导线与信号发生器的输出端口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种白噪声随机振动发生器，其特征在于：所述腔体由扁圆柱状铝制的壳体密闭而成，电磁扬声器固定在腔体内侧底壁的中央。
3.根据权利要求1所述的一种白噪声随机振动发生器，其特征在于：所述白噪声信号发生器是一台能输出2Hz至200KHz和2Hz至20KHz均匀频谱密度，幅度分布为高斯分布的白噪声及2Hz至20KHz、2Hz至200KHz频率范围内的粉红噪声四种信号的通用白噪声和粉红噪声发生器。
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