CN102445334A - 用于盘式刹车片上共振频率测量的测量系统 - Google Patents

用于盘式刹车片上共振频率测量的测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于盘式刹车片(15)上共振频率测量的测量系统(100)，所述测量系统(100)包括数据记录设备(13)和具有传感器系统(12)的测量装置。所述测量系统(100)可以记录尽可能多的共振频率，本发明提出了包括两个或多个麦克风(20、21、22、23)的传感器系统(12)。

Description

用于盘式刹车片上共振频率测量的测量系统
技术领域
本发明涉及用于盘式刹车片上共振频率测量的测量系统，该测量系统包括数据记录设备和具有传感器系统的测量装置。
此外，本发明涉及使用麦克风在盘式刹车片上测量共振频率的方法。
背景技术
本领域的专业人员通常知道并熟悉本文开头提到的类型的测量系统。
共振频率是用于描述盘式刹车片的振动行为的重要特征变量。影响共振频率，即对盘式刹车片的振动行为有影响的变量包括，例如，盘式刹车片的弹性、可压缩性、密度、质量、孔隙度、硬度、厚度、几何形状(比如盘式刹车片倒角)、以及阻尼特性。
检查盘式刹车片时，例如当这些盘式刹车片的结构尺寸大约相同时，可使用共振频率得出关于制造盘式刹车片所使用的材料的结论。此外，共振频率可用于检查这些盘式刹车片具有相同特性的程度。
本文开头提到的测量系统，特别适用于检查盘式刹车片的材料属性以保证质量。在测量系统进行测量时，首先通过敲击刺激使得需要测量的物体，即盘式刹车片，产生振动。比如，通过用铁锤击打，可造成该刺激。敲击的优点在于同时刺激宽频率范围上的所有振动。优选地，盘式刹车片放置在软泡沫基底上，这样会产生近似的自由振动，这是因为通过泡沫基底能够使得盘式刹车片的振动和周围环境的振动解耦合。同样重要的是泡沫基底上的测量物体的限定位置，该测量物体即盘式刹车片。由于限定位置的变化会导致刺激出不同强度的共振频率，因此限定位置决定了重复测量的精度。
进行测量的目的在于，获得关于盘式刹车片的振动行为的客观反应。通过数学计算能够得出振动行为的自相关函数，直观地说，能够测量得到关于盘式刹车片在一个刺激力下产生的振动频率f的信息。以所谓的共振频率fc表示所述测量值，也就是说，通过自相关函数可以得知盘式刹车片在特别高的反应(振幅)情况下的声学特性。
为了记录这些振动，现有技术中已知通过麦克风进行非接触式测量。非接触式麦克风测量意味着使用一个麦克风记录受刺激的盘式刹车片的振动。与使用其他传感器，比如使用加速度接收器进行测量相比，仅使用一个麦克风进行非接触式麦克风测量的优势在于盘式刹车片的共振频率和振动模式不受传感器质量的影响。
现有技术中已知的非接触式麦克风测量不充分，当使用宽频率范围的麦克风时只能进行一个受限制的记录，因为在麦克风的直接周围环境中声场内节点线的连接是不可避免的。
发明内容
因此，本发明的目的在于进一步研发本文开头提到的这种测量系统，该系统可记录大量的共振频率。
通过权利要求1的特征满足该要求。优选地可由从属权利要求中得出本发明系统的有利设计。
本发明提出包括两个或多个麦克风的传感器系统。
本发明的核心理念在于使用多个麦克风在宽频率范围中记录尽可能多的共振频率。为了实现该目的，在相对于需要测量的物体，即盘式刹车片的不同位置放置这些麦克风。比如，要测量的物体，即盘式刹车片，和各个麦克风之间的距离可以不同，使得这些麦克风彼此交错着朝向盘式刹车片的方向。进一步地，可以将麦克风在声场中以圆圈的方式环绕盘式刹车片放置。优选地，麦克风的放置位置应适应于声场的发射特征。
本发明进一步的优点在于，在盘式刹车片的声场中放置多个麦克风，即两个或多个麦克风，确保通过麦克风在声场中不同的点记录要测量的共振频率，使得可在时间和空间上传播的声场内更有效地避免节点线。这进一步使得测量更稳定、测量和重复的精度更高。
为了通过刺激力刺激盘式刹车片，在本发明的优选实施例中，测量装置包括脉冲刺激装置。有利地，盘式刹车片和脉冲刺激装置相对的安装位置，要保证刺激位置是明确的并且具有好的重复可调性。本发明在实际应用中改用以铁锤的形式作为脉冲刺激装置。
为了使得盘式刹车片和作为振动对的基底(台桌或类似物)解耦合，有利的方式是为盘式刹车片提供物体支架。优选地，物体支架由塑料泡沫组成，其密度为25kg/cm3并且其抗碎性为3.5hPa。方便地，盘式刹车片也可安装在物体支架上，该物体支架的密度在10～1000kg/cm3之间。可替换地，该密度也可在400～1200kg/m3之间。
进一步地，本发明提出通过麦克风测量来测量盘式刹车片的共振频率的方法，其中由两个或多个麦克风记录共振频率。优选地，通过敲击刺激盘式刹车片，并且该盘式刹车片和其周围环境解耦合。敲击过程可由铁锤实现。
用于计算机单元的计算机程序是权利要求13所述的主题，该计算机单元是数据记录设备的一部分，其中计算机程序包含算法，该算法负责处理数据记录的部分，其中该算法应用在所述方法中。
此外，本发明提供将两个或多个麦克风用于测量盘式刹车片的共振频率的应用。
附图说明
现在参照附图解释本发明，其中：
图1显示根据本发明的测量系统。
附图标记说明
100测量系统
10物体支架
11脉冲刺激装置
12传感器系统
13数据记录设备
14计算机单元
15盘式刹车片
16声场
17连接
18铁锤装置
19铁锤装置的敲击
20麦克风
21麦克风
22麦克风
23麦克风
24连接
具体实施方式
在图1中，显示用100标记的根据本发明的测量系统。
测量系统100用于测量盘式刹车片的共振频率。
图1所示测量系统100基本上包括两个元件。第一元件是测量装置，包括物体支架10、脉冲刺激装置11和传感器系统12。第二元件是数据记录设备13，包括测量计算机、频率分析器以及用14标记的计算机单元。
物体支架10以基底的形式由塑料泡沫做成，盘式刹车片15在限定的位置安装在该支架上。塑料泡沫因此用于支撑盘式刹车片并且起到对物体声音绝缘的作用。在盘式刹车片15的上方，即盘式刹车片15的物体支架10的另一侧，安装有脉冲刺激装置11，图1所示实施例中脉冲刺激装置11是以铁锤装置18的形式存在的。铁锤18通过如图1中箭头19所示的方式敲击一下，刺激盘式刹车片15振动。该敲击19具有造成盘式刹车片15在宽频率范围上振动的效果。由测量系统100记录这些振动和相关的共振频率。
在本发明所述的原理中，传感器系统12包括一个以上的麦克风。在图1所示根据本发明的测量系统100的实施例中，测量系统100包括围绕盘式刹车片15安装的四个麦克风20、21、22、23。四个麦克风20、21、22、23的安装位置与盘式刹车片之间的距离优选地不超过50cm，这样安装的优势尤其在于可减少声场16中节点的形成，即纵波。
麦克风20、21、22、23优选地在空间内对准，并且由图1中未显示的壁包围，以确保低干扰的记录。
通过连接24将麦克风20、21、22、23连接到数据记录设备13，该设备通过测量计算机和频率分析器记录与评估盘式刹车片15的反应。该数据记录设备13原则上也可通过连接17控制脉冲刺激装置11。与数据记录设备13相关的计算机单元14也有助于记录测量数据、控制测量顺序并评估测量数据，因为该计算机单元包括包含算法的计算机程序，该算法负责处理测量数据记录、测量顺序控制以及测量数据评估的部分。

Claims (15)

1.一种用于盘式刹车片(15)上共振频率测量的测量系统(100)，包括数据记录设备(13)和具有传感器系统(12)的测量装置，其特征在于，所述传感器系统(12)包括两个或多个麦克风(20、21、22、23)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量装置包括脉冲刺激装置(11)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述脉冲刺激装置(11)设置为铁锤(18)的形式。
4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述盘式刹车片(15)安装在物体支架(10)上，所述物体支架的密度为10～1000kg/m3。
5.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述盘式刹车片(15)安装在物体支架(10)上，所述物体支架的密度为400～1200kg/m3。
6.根据前述权利要求任一项所述的系统，其特征在于，所述盘式刹车片(15)与麦克风(20、21、22、23)之间的距离不超过50cm。
7.根据权利要求2至6任一项所述的系统，其特征在于，所述脉冲刺激装置(11)连接到所述数据记录设备(13)。
8.根据前述权利要求任一项所述的系统，其特征在于，所述麦克风(20、21、22、23)安装为适应于声场(16)的发射特征。
9.一种通过麦克风测量测量盘式刹车片(15)的共振频率的方法，其特征在于，由两个或多个麦克风(20、21、22、23)记录所述共振频率。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过敲击(19)刺激所述盘式刹车片(15)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述盘式刹车片(15)的振动和其周围环境解耦合。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，由铁锤(18)产生所述敲击(19)。
13.一种用于计算机单元(14)的计算机程序，其中所述计算机单元(14)是根据权利要求1到8任一项所述的数据记录设备(13)的一部分，其特征在于，所述计算机程序包含算法，该算法负责处理数据记录的部分，其中所述算法应用在根据权利要求9至12任一项所述的方法中。
14.根据权利要求13所述的计算机程序，其特征在于，所述算法负责处理测量顺序控制和/或测量数据评估的部分。
15.一种将两个或多个麦克风(20、21、22、23)用于测量盘式刹车片(15)的共振频率的应用。
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