CN111951777B - 一种主动磁悬浮轴承消噪装置及方法 - Google Patents

一种主动磁悬浮轴承消噪装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动磁悬浮轴承消噪装置及方法。该消噪装置包括控制器、用于采集主动磁悬浮轴承噪音的噪声检测模块以及用于发出消噪声波的声波发生器，所述控制器分别与噪声检测模块和声波发生器电连接。本发明能够通过发出消噪声波抵消主动磁悬浮轴承在运转过程中产生的噪声，减小噪声污染。

Description

一种主动磁悬浮轴承消噪装置及方法
技术领域
本发明涉及消噪技术领域，尤其涉及一种主动磁悬浮轴承消噪装置及方法。
背景技术
轴承是装备制造业中重要的、关键的基础零部件，直接决定着重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性，被誉为装备制造的“心脏”部件，轴承是国家重大技术装备的关键零部件。随着精密机械的发展以及一般机器产品精度的不断提高，对轴承的噪声也提出了严格的要求，轴承噪声对环境的污染，一直是国内外轴承工程界关注的问题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种主动磁悬浮轴承消噪装置及方法，其能够通过发出消噪声波抵消主动磁悬浮轴承在运转过程中产生的噪声，减小噪声污染。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，包括控制器、用于采集主动磁悬浮轴承噪音的噪声检测模块以及用于发出消噪声波的声波发生器，所述控制器分别与噪声检测模块和声波发生器电连接。
在本方案中，噪声检测模块采集主动磁悬浮轴承在运转过程中产生的噪音，并将其发送到控制器，控制器对噪音信号进行处理，取得对应的消噪声波，控制声波发生器发射该消噪声波，实现噪声干扰消除的目的。
作为优选，所述噪声检测模块设置在主动磁悬浮轴承的正上方，与主动磁悬浮轴承之间的距离为d1。
作为优选，所述声波发生器设置在主动磁悬浮轴承的上方，声波发生器被固定在与垂直方向α角度、与上方固定板距离d3的位置，主动磁悬浮轴承与上方固定板的垂直距离为d，
Figure BDA0002676992190000021
d1、d3、α满足上述公式时，消噪效果最好。
作为优选，所述一种主动磁悬浮轴承消噪装置还包括用于带动声波发生器竖直转动的第一电动云台、用于带动声波发生器上下升降的升降器，所述控制器分别与第一电动云台、升降器电连接。
第一电动云台可调整声波发生器与垂直方向的角度，升降器可调整声波发生器的高度，通过检测声波发生器在不同高度、与垂直方向不同角度位置下的消噪效果，确定最佳消噪效果对应的声波发生器的高度、与垂直方向的角度。
本发明的一种主动磁悬浮轴承消噪方法，用于上述的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，包括以下步骤：
噪声检测模块检测主动磁悬浮轴承发出的噪音信号，并将其发送到控制器，控制器对噪音信号进行处理，取得对应的消噪声波，声波发生器发射该消噪声波。
作为优选，所述控制器对噪音信号进行处理，取得消噪声波的方法包括以下步骤：
S1：将噪音信号输入到噪声钳制模型：
Figure BDA0002676992190000031
其中，Ra(t)为噪音信号，t为时间，
Figure BDA0002676992190000032
为Ra(t)对时间的n阶微分，n≥1且n的取值取决于当且仅当
Figure BDA0002676992190000033
时刻的微分阶数，dis(t)为扰动信号，M为dis(t)的强度，
Figure BDA0002676992190000034
ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声，
S2：调节M值，获取不同M值对应的G(t)曲线，找出均值最小的G(t)曲线，该均值最小的G(t)曲线对应的M值记为M1，将M1*dis(t)作为对应的消噪声波。
作为优选，所述一种主动磁悬浮轴承消噪方法还包括以下步骤：声波发生器发射消噪声波后，控制器控制升降器调整声波发生器的高度，控制第一电动云台调整声波发生器与垂直方向的角度，设置在环境中的声音传感器检测环境噪声，控制器获取声波发生器在不同高度、与垂直方向不同角度发射消噪声波时声音传感器检测的环境噪声，找出环境噪声最小时的声波发生器所在高度及与垂直方向的角度，记为高度h1、角度c1，并控制声波发生器移动到该高度h1并调整到该角度c1。
通过检测声波发生器在每个高度位置的每个消噪声波发射方向发射消噪声波时的消噪效果，找出消噪效果最好的声波发生器的高度位置以及与垂直方向的角度，从而最大程度的减小噪声环境污染。声音传感器检测到的环境噪声越小，则消噪效果越好。
本发明的有益效果是：能够通过发出消噪声波抵消主动磁悬浮轴承在运转过程中产生的噪声，减小噪声污染。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电路连接框图；
图3是不同M值对应的G(t)曲线示意图。
图中：1、控制器，2、主动磁悬浮轴承，3、噪声检测模块，4、声波发生器，5、第一电动云台，6、升降器，7、声音传感器，8、固定板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，如图1、图2所示，包括控制器1、用于采集主动磁悬浮轴承2噪音的噪声检测模块3、用于发出消噪声波的声波发生器4、用于带动声波发生器4竖直转动的第一电动云台5、用于带动声波发生器4上下升降的升降器6，控制器1分别与噪声检测模块3、声波发生器4、第一电动云台5、升降器6电连接。
在本方案中，噪声检测模块采集主动磁悬浮轴承在运转过程中产生的噪音，并将其发送到控制器，控制器对噪音信号进行处理，取得对应的消噪声波，控制声波发生器发射该消噪声波，实现噪声干扰消除的目的。第一电动云台可调整声波发生器与垂直方向的角度，升降器可调整声波发生器的高度。噪声检测模块为噪声传感器。
噪声检测模块3设置在主动磁悬浮轴承2的正上方，与主动磁悬浮轴承2之间的距离为d1，声波发生器4设置在主动磁悬浮轴承2的上方，声波发生器4被固定在与垂直方向α角度、与上方固定板8距离d3的位置，主动磁悬浮轴承2与上方固定板8的垂直距离为d，
Figure BDA0002676992190000051
d1、d3、α满足上述公式时，消噪效果最好。
本实施例的一种主动磁悬浮轴承消噪方法，用于上述的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，包括以下步骤：
噪声检测模块检测主动磁悬浮轴承发出的噪音信号，并将其发送到控制器，控制器对噪音信号进行处理，取得对应的消噪声波，声波发生器发射该消噪声波。
控制器对噪音信号进行处理，取得消噪声波的方法包括以下步骤：
S1：将噪音信号输入到噪声钳制模型：
Figure BDA0002676992190000052
其中，Ra(t)为噪音信号，t为时间，
Figure BDA0002676992190000053
为Ra(t)对时间的n阶微分，n≥1且n的取值取决于当且仅当
Figure BDA0002676992190000054
时刻的微分阶数，dis(t)为扰动信号，M为dis(t)的强度，
Figure BDA0002676992190000055
ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声，
S2：调节M值，获取不同M值对应的G(t)曲线，找出均值最小的G(t)曲线，该均值最小的G(t)曲线对应的M值记为M1，将M1*dis(t)作为对应的消噪声波。
不同M值对应的G(t)曲线，如图3所示。
实施例2：本实施的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，如图1、图2所示，包括控制器1、用于采集主动磁悬浮轴承2噪音的噪声检测模块3、用于发出消噪声波的声波发生器4、用于带动声波发生器4竖直转动的第一电动云台5、用于带动声波发生器4上下升降的升降器6、设置在环境中的声音传感器7，控制器1分别与噪声检测模块3、声波发生器4、第一电动云台5、升降器6电连接。
在本方案中，第一电动云台可调整声波发生器与垂直方向的角度，升降器可调整声波发生器的高度，通过检测声波发生器在不同高度、与垂直方向不同角度位置下的消噪效果，确定最佳消噪效果对应的声波发生器的高度、与垂直方向的角度。
本实施例的一种主动磁悬浮轴承消噪方法，用于上述的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，包括以下步骤：
噪声检测模块检测主动磁悬浮轴承发出的噪音信号，并将其发送到控制器，控制器对噪音信号进行处理，取得对应的消噪声波，声波发生器发射该消噪声波；
声波发生器发射消噪声波后，控制器控制升降器调整声波发生器的高度，控制第一电动云台调整声波发生器与垂直方向的角度，设置在环境中的声音传感器检测环境噪声，控制器获取声波发生器在不同高度、与垂直方向不同角度发射消噪声波时声音传感器检测的环境噪声，找出环境噪声最小时的声波发生器所在高度及与垂直方向的角度，记为高度h1、角度c1，并控制声波发生器移动到该高度h1并调整到该角度c1。
控制器对噪音信号进行处理，取得消噪声波的方法包括以下步骤：
S1：将噪音信号输入到噪声钳制模型：
Figure BDA0002676992190000071
其中，Ra(t)为噪音信号，t为时间，
Figure BDA0002676992190000072
为Ra(t)对时间的n阶微分，n≥1且n的取值取决于当且仅当
Figure BDA0002676992190000073
时刻的微分阶数，dis(t)为扰动信号，M为dis(t)的强度，
Figure BDA0002676992190000074
ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声，
S2：调节M值，获取不同M值对应的G(t)曲线，找出均值最小的G(t)曲线，该均值最小的G(t)曲线对应的M值记为M1，将M1*dis(t)作为对应的消噪声波。
通过检测声波发生器在每个高度位置的每个消噪声波发射方向发射消噪声波时的消噪效果，找出消噪效果最好的声波发生器的高度位置以及与垂直方向的角度，从而最大程度的减小噪声环境污染。声音传感器检测到的环境噪声越小，则消噪效果越好。

Claims (5)

1.一种主动磁悬浮轴承消噪装置，其特征在于，包括控制器(1)、用于采集主动磁悬浮轴承(2)噪音的噪声检测模块(3)以及用于发出消噪声波的声波发生器(4)，所述控制器(1)分别与噪声检测模块(3)和声波发生器(4)电连接，所述噪声检测模块(3)设置在主动磁悬浮轴承(2)的正上方，与主动磁悬浮轴承(2)之间的距离为d1，所述声波发生器(4)设置在主动磁悬浮轴承(2)的上方，声波发生器(4)被固定在与垂直方向α角度、与上方固定板(8)距离d3的位置，主动磁悬浮轴承(2)与上方固定板(8)的垂直距离为d，
Figure FDA0003533896720000011
2.根据权利要求1所述的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，其特征在于，还包括用于带动声波发生器(4)竖直转动的第一电动云台(5)、用于带动声波发生器(4)上下升降的升降器(6)，所述控制器(1)分别与第一电动云台(5)、升降器(6)电连接。
3.一种主动磁悬浮轴承消噪方法，用于权利要求1所述的一种主动磁悬浮轴承消噪装置，其特征在于，包括以下步骤：
噪声检测模块检测主动磁悬浮轴承发出的噪音信号，并将其发送到控制器，控制器对噪音信号进行处理，取得对应的消噪声波，声波发生器发射该消噪声波。
4.根据权利要求3所述的一种主动磁悬浮轴承消噪方法，其特征在于，所述控制器对噪音信号进行处理，取得消噪声波的方法包括以下步骤：
S1：将噪音信号输入到噪声钳制模型：
Figure FDA0003533896720000021
其中，Ra(t)为噪音信号，t为时间，
Figure FDA0003533896720000022
为Ra(t)对时间的n阶微分，n≥1且n的取值取决于当且仅当
Figure FDA0003533896720000023
时刻的微分阶数，dis(t)为扰动信号，M为dis(t)的强度，
Figure FDA0003533896720000024
ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声，
S2：调节M值，获取不同M值对应的G(t)曲线，找出均值最小的G(t)曲线，该均值最小的G(t)曲线对应的M值记为M1，将M1*dis(t)作为对应的消噪声波。
5.根据权利要求3所述的一种主动磁悬浮轴承消噪方法，其特征在于，还包括以下步骤：声波发生器发射消噪声波后，控制器控制升降器调整声波发生器的高度，控制第一电动云台调整声波发生器与垂直方向的角度，设置在环境中的声音传感器检测环境噪声，控制器获取声波发生器在不同高度、与垂直方向不同角度发射消噪声波时声音传感器检测的环境噪声，找出环境噪声最小时的声波发生器所在高度及与垂直方向的角度，记为高度h1、角度c1，并控制声波发生器移动到该高度h1并调整到该角度c1。
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