CN114215703B - 适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及噪声检测技术领域，特别涉及一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法及装置，其中，方法包括：对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置；采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度；通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。由此，可以准确检测风机偏航系统噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
Description
技术领域
本申请涉及噪声检测技术领域，特别涉及一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法及装置。
背景技术
偏航系统是风机的重要组成部分，其作用是当风速矢量的方向变化时，偏航系统控制风轮转向，使其快速平稳地对准风向，从而提高风能利用率。目前风机偏航系统面临的一个亟需解决的问题是偏航过程中极易辐射噪声，该噪声频率高，音量大，噪声辐射半径可达数公里，从而影响周围居民的正常生活，同时该噪声对应的高频振动对风机的结构稳定性也会产生不利影响。
风机偏航系统的运动部件为刹车盘和摩擦片，偏航时，摩擦片和刹车盘所组成的摩擦副发生相对运动。在该过程中，由于摩擦片存在摩擦力不均匀、动静摩擦力差距较大等因素，容易发生粘-滑效应，从而导致摩擦界面发生振动，从而辐射摩擦噪声。风车偏航系统通常使用6-16副摩擦片圆周安装于刹车盘上，当其中任一摩擦片-刹车盘摩擦界面发生粘-滑效应即会导致偏航系统辐射噪声。因此风机偏航系统辐射噪声检测的重要工作即为找到发生摩擦界面粘-滑效应的摩擦片，进而对其进行维护或更换。
目前，尚未建立一种有效检测风机偏航系统辐射噪声的方法以实现噪声评估和噪声源定位，从而无法针对其噪声产生部位进行维护以抑制噪声。因此，建立一种风机偏航系统辐射噪声的检测方法是至关重要的，可以极大程度降低风机偏航系统的维护成本。
申请内容
本申请提供一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法及装置，可以准确检测风机偏航系统噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
本申请第一方面实施例提供一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，包括以下步骤：
对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置；
采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度；以及
通过快速傅里叶变换计算所述各摩擦副界面的实际振动频率。
可选地，所述对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别摩擦噪声的产生位置，包括：
采集包含摩擦片的现场图像；
通过声达时间差或波束形成算法计算辐射噪声的声源方向；
基于所述现场图像和所述声源方向，耦合得到所述声源位置。可选地，还包括：
将所述声源位置显示于所述现场图像上。
可选地，还包括：
根据所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率生成所述风机偏航系统的摩擦片维护信息。
可选地，还包括：
根据所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率生成所述风机偏航系统的摩擦片更换提醒。
本申请第二方面实施例提供一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置，包括：
识别模块，用于对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置；
确定模块，用于采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度；以及
计算模块，用于通过快速傅里叶变换计算所述各摩擦副界面的实际振动频率。
可选地，所述识别模块，具体用于：
采集包含摩擦片的现场图像；
通过声达时间差或波束形成算法计算辐射噪声的声源方向；
基于所述现场图像和所述声源方向，耦合得到所述声源位置。
可选地，还包括：
显示模块，用于将所述声源位置显示于所述现场图像上。
可选地，还包括：
第一生成模块，用于根据所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率生成所述风机偏航系统的摩擦片维护信息。
可选地，还包括：
第二生成模块，用于根据所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率生成所述风机偏航系统的摩擦片更换提醒。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法。
由此，对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置，并采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度，并通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。由此，可以准确检测风机偏航系统噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法的流程图；
图2为根据本申请实施例的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置的示例图；
图3为根据本申请实施例的电子设备的示例图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法及装置。针对上述背景技术中心提到的风机偏航系统偏航过程中极易辐射噪声影响周围居民的正常生活的问题，本申请提供了一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，在该方法中，对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置，并采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度，并通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。由此，可以准确检测风机偏航系统噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法的流程示意图。
该实施例中，本申请实施例的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法可以基于风机偏航系统辐射噪声的检测系统实现，该系统包括：摩擦噪声检测定位系统和摩擦振动检测定位系统。其中，摩擦噪声检测定位系统包括声学传感器阵列和工业相机，将声学传感器阵列和工业相机置于刹车盘下方，声学传感器阵列包括不少于5个麦克风，采样频率不低于80kHz，工业相机所采集画面应包含所有摩擦片，工业相机能够实现不少于60帧的全画幅拍摄；摩擦振动检测定位系统包括振动加速度传感器阵列和多通道采集卡，振动加速度传感器为集成电路型压电式传感器，所需数量等于所测风机偏航系统摩擦片的数量，多通道采集卡的单通道采样频率应不低于80kHz。
如图1所示，该适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法包括以下步骤：
在步骤S101中，对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置。
可选地，在一些实施例中，对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别摩擦噪声的产生位置，包括：采集包含摩擦片的现场图像；通过声达时间差或波束形成算法计算辐射噪声的声源方向；基于现场图像和声源方向，耦合得到声源位置。
可选地，在一些实施例中，上述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，还包括：将声源位置显示于现场图像上。
具体地，本申请实施例可以使用线缆将声学传感器阵列和工业相机接入电脑，并通过声学传感器阵列对偏航系统噪声进行空间采集，并通过声达时间差或波束形成算法计算声源方向，以确定摩擦噪声的产生位置，并将工业相机画面和声学传感器阵列信号所指示的声源方向耦合，将噪声源实时云图显示于工业相机所采集的现场画面上。
在步骤S102中，采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度。
应当理解的是，由于振动加速度传感器阵列依次通过强磁铁吸附于每个摩擦片卡钳的底部，振动加速度传感器的轴线垂直于摩擦片和刹车盘的接触面，本申请实施例可以通过振动加速度传感器采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度。
在步骤S103中，通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。
具体而言，振动加速度传感器通过线缆与多通道采集卡连接，并将所采集信息传输至电脑，本申请实施例通过实时快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的振动频率，实现振动加速度幅值和频率的输出。通过对比振动加速度信息和噪声信息，即可确定噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，实现风机偏航系统的噪声评估和噪声源的快速准确定位。
由此，使用摩擦噪声检测定位系统和摩擦振动检测定位系统，可以分别确定噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，并且能够实现风机偏航系统的噪声评估和噪声源的快速准确定位。
可选地，在一些实施例中，上述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，还包括：根据声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率生成风机偏航系统的摩擦片维护信息。
应当理解的是，本申请实施例可以预设有声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率与风机偏航系统的摩擦片维护信息之间的映射关系，在得到声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率后，通过查询上述映射关系，即可对应生成风机偏航系统的摩擦片维护信息，从而能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
可选地，在一些实施例中，上述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，还包括：根据声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率生成风机偏航系统的摩擦片更换提醒。
应当理解的是，本申请实施例可以根据声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率确定风机偏航系统的摩擦片是否还能正常使用，并在判定不能使用时，生成对应的更换提醒，从而便于相关技术人员及时进行更换，避免出现因损坏导致噪声频率高，音量大，影响周围居民的正常生活的问题。
根据本申请实施例提出的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置，并采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度，并通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。由此，可以准确检测风机偏航系统噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置。
图2是本申请实施例的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置的方框示意图。
如图2所示，该适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置10包括：识别模块100、确定模块200和计算模块300。
其中，识别模块100用于对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置；
确定模块200用于采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度；以及
计算模块300用于通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。
可选地，在一些实施例中，识别模块100具体用于：
采集包含摩擦片的现场图像；
通过声达时间差或波束形成算法计算辐射噪声的声源方向；
基于现场图像和声源方向，耦合得到声源位置。
可选地，在一些实施例中，上述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置10，还包括：
显示模块，用于将声源位置显示于现场图像上。
可选地，在一些实施例中，上述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置10，还包括：
第一生成模块，用于根据声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率生成风机偏航系统的摩擦片维护信息。
可选地，在一些实施例中，上述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置10，还包括：
第二生成模块，用于根据声源位置、振动强度和/或各摩擦副界面的实际振动频率生成风机偏航系统的摩擦片更换提醒。
需要说明的是，前述对适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法实施例的解释说明也适用于该实施例的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置，对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置，并采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度，并通过快速傅里叶变换计算各摩擦副界面的实际振动频率。由此，可以准确检测风机偏航系统噪声产生的位置、噪声强度、振动强度和振动频率等信息，能够有助于风机偏航系统的维修，提高风机偏航系统寿命，降低维护成本。
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器301、处理器302及存储在存储器301上并可在处理器302上运行的计算机程序。
处理器302执行程序时实现上述实施例中提供的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口303，用于存储器301和处理器302之间的通信。
存储器301，用于存放可在处理器302上运行的计算机程序。
存储器301可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器301、处理器302和通信接口303独立实现，则通信接口303、存储器301和处理器302可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器301、处理器302及通信接口303，集成在一块芯片上实现，则存储器301、处理器302及通信接口303可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器302可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置；
采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度；以及
通过快速傅里叶变换计算所述各摩擦副界面的实际振动频率；
其中，预设有所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率与所述风机偏航系统的摩擦片维护信息之间的映射关系，在得到所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率后，通过所述映射关系，对应生成所述风机偏航系统的摩擦片维护信息；
所述对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别摩擦噪声的声源位置，包括：采集包含摩擦片的现场图像；通过声达时间差或波束形成算法计算辐射噪声的声源方向；基于所述现场图像和所述声源方向，耦合得到所述声源位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述声源位置显示于所述现场图像上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征自安于，还包括：
根据所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率生成所述风机偏航系统的摩擦片更换提醒。
4.一种适用于风机偏航系统辐射噪声的检测装置，其特征在于，包括：
识别模块，用于对风机偏航系统进行空间采集，根据采集结果识别辐射噪声的声源位置；
确定模块，用于采集每个摩擦片和刹车盘所组成摩擦副的摩擦振动信号，并通过加速度幅值确定各摩擦副界面的振动强度；以及
计算模块，用于通过快速傅里叶变换计算所述各摩擦副界面的实际振动频率；
其中，预设有所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率与所述风机偏航系统的摩擦片维护信息之间的映射关系，在得到所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率后，通过所述映射关系，对应生成所述风机偏航系统的摩擦片维护信息；
所述识别模块，具体用于：采集包含摩擦片的现场图像；通过声达时间差或波束形成算法计算辐射噪声的声源方向；基于所述现场图像和所述声源方向，耦合得到所述声源位置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
显示模块，用于将所述声源位置显示于所述现场图像上。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征自安于，还包括：
第二生成模块，用于根据所述声源位置、所述振动强度和/或所述各摩擦副界面的实际振动频率生成所述风机偏航系统的摩擦片更换提醒。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-3任一项所述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-3任一项所述的适用于风机偏航系统辐射噪声的检测方法。
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