CN211783846U - 一种便携式发动机异响识别与定位系统 - Google Patents
一种便携式发动机异响识别与定位系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：包括噪音信号测量模块、振动信号测量模块、FFT转换模块、异响/振动分析模块、噪音及振动历史抱怨信息库，所述噪音信号测量模块和振动信号测量模块连接FFT转换模块将测得的噪音和振动信号经FFT转换模块转换成频谱信号，FFT转换模块连接异响/振动分析模块，异响/振动分析模块对转换后的频谱信号进行分析并与噪音及振动历史抱怨信息库的数据进行对比识别确定故障来源。本实用新型针对发动机的特性研制了有效的可实施的异响识别与定位系统，具有一定的工程实用性与高效性，相比于传统分析方法：速度更快，分析更客观，结论更可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种便携式发动机异响识别与定位系统。
背景技术
随着汽车性能的提高，驾驶员和乘客对舒适性的要求也越来越高，发动机振动及噪声会影响车室内乘员的舒适性，但其分析诊断也存在着诸多的困难：
1)环境干扰因素多：声音及振动的传播极易受外界环境的影响；
2)判断主观性大：每个人对声音和振动的敏感性存在差别，传统靠人耳或者听诊器辨别主观性太大；
3)来源定位困难：噪音及振动问题不像电器故障一样可以通过故障诊断仪连接电脑ECU读取故障代码，直接定位到故障零部件；
4)声学及振动经验难于传递：声频数据难以形成可视文本，定量化描述。
噪声及振动问题国内外均有研究，目前技术成果集中在整车噪声及振动分析，包括胎噪、风噪等。对于动力总成的噪声及振动分析国内还停留在起步阶段，将其制作成简易设备直接定位更是空白；国外，大众集团内在产品开发或项目阶段使用频谱图对噪音及振动进行分析，但都还没有便携式的智能检测设备。
由于目前传统的噪音及振动检测方法，环境干扰因素多、主观性大、定位难、声学及振动经验难于传递，使用专业噪音分析工具所需专业技能要求高等因素，需要一种可以客观辨别发动机噪音、振动类型，并且快速定位的噪音识别系统。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：现有发动机噪音及振动检测方法存在环境干扰因素多、主观性大、定位难、声学及振动经验难于传递，专业技能要求高等诸多难题。
为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是提供了一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：包括噪音信号测量模块、振动信号测量模块、FFT转换模块、异响/振动分析模块、噪音及振动历史抱怨信息库，所述噪音信号测量模块和振动信号测量模块连接FFT转换模块将测得的噪音和振动信号经FFT转换模块转换成频谱信号，FFT转换模块连接异响/振动分析模块，异响/振动分析模块对转换后的频谱信号进行分析并与噪音及振动历史抱怨信息库的数据进行对比识别确定故障来源。
优选地，所述噪音信号测量模块为录音设备，录音设备与FFT转换模块连接将噪音信号传输给FFT转换模块。
优选地，所述振动信号测量模块包括设在发动机上的振动传感器，所述振动传感器通过电缆总成连接采集卡，采集卡通过USB接口将振动信号传输给FFT转换模块。
优选地，所述电缆总成通过集线器设在外壳内，外壳上设有用于收集电缆总成的转动手柄，电缆总成一端穿过外壳连接振动传感器的输出端，另一端连接采集卡，采集卡设在外壳内。
优选地，所述异响/振动分析模块包括用于自动计算发动机转速的转速分析模块、对信号进行声品质分析的声品质分析模块和发动机做功阶次分析模块。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型针对发动机的特性研制了有效的可实施的异响识别与定位系统，基于labview的发动机噪音、振动快速诊断识别诊断，此系统对音频及振动信号采用快速傅里叶变换，以发动机转速为参照，结合其结构原理、声音特征、强度变化进行定位，具有一定的工程实用性与高效性，相比于传统分析方法：速度更快，分析更客观，结论更可靠。
附图说明
图1为噪音信号测量模块和振动信号测量模块连接关系示意图；
图2为振动信号测量模块结构示意图；
图3为本实用新型识别定位原理图；
图4为本实用新型各模块关系示意图；
图5为发动机频谱图，其中横坐标为频率，单位为Hz，纵坐标为振动的幅值，单位为m/s2；
图6为故障/正常发动机频谱图对比图，其中横坐标为频率，单位为Hz，纵坐标为振动的幅值，单位为m/s2。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，本实用新型一种便携式发动机异响识别与定位系统，包括测量模块、FFT转换模块、异响/振动分析模块、噪音及振动历史抱怨信息库，其中测量模块分为噪音信号测量模块和振动信号测量模块，噪音信号测量模块为手机等录音设备，用于声音信号的收集，录音设备与FFT转换模块连接将噪音信号传输给FFT转换模块；振动信号测量模块包括安装在发动机上的振动传感器1，振动传感器1通过电缆总成2连接采集卡4，采集卡4通过USB接口5将振动信号传输给FFT转换模块，电缆总成2通过集线器3设在外壳6内，外壳6上安装有用于收集电缆总成2的转动手柄，电缆总成2一端穿过外壳6连接振动传感器1的输出端，另一端连接采集卡4，采集卡4安装在外壳6内。噪音信号测量模块和振动信号测量模块连接FFT转换模块将测得的噪音和振动信号经FFT转换模块转换成频谱信号，FFT转换模块连接异响/振动分析模块，异响/振动分析模块对转换后的频谱信号进行分析并与噪音及振动历史抱怨信息库的数据进行对比识别确定故障来源。
其中FFT转换模块、异响/振动分析模块、噪音及振动历史抱怨信息库通过labview搭载在笔记本电脑上，电缆总成2可根据振动传感器1的个数进行选配，集线器3可通过外壳6外面的转动手柄将电缆总成2收集于外壳6内，便于携带，使用时可根据需要自动伸缩至所需长度，USB接口5用于连接笔记本电脑，进行数据传输。
本实施例采用手机进行声音信号的收集，在有异响抱怨时，无需额外携带录音设备，录音完成便可将音频文件输入笔记本电脑；振动传感器1用于振动信号的采集，本实用新型专利配备多个振动传感器1，使用时将振动传感器1粘贴于发动机表面，采集的振动信号通过采集卡3传输入电脑；采集卡4作为振动传感器信号输入笔记本电脑的媒介，将采集到的模拟信号转换成数字信号进入电脑并传输给FFT转换模块。
异响/振动分析模块包括转速分析模块、声品质分析模块和发动机做功阶次分析模块，可以对信号进行转速分析、声品质分析，以及阶次分析，其中声品质分析主要从信号的响度、粗糙度、波动度、强度、尖锐度进行深度多维度的诊断，使该系统可以从复杂的环境中提取有效信号，并结合发动机本身的阶次信息以及故障现象有指向性的自动给出分析结论。
本系统能通过异响/振动分析模块对声音的品质等进行定量的测量。系统中留有噪音及振动历史抱怨信息库，诊断时需要输入抱怨存在的工况，然后系统从噪音及振动历史抱怨信息库中对故障来源从异响发生的转速、声品质、阶次等方面做初步的对比，筛选后得出异响/振动的来源。
抱怨的噪音或振动信号经系统的FFT变换模块转换成频谱信息，该信息通过异响/振动分析模块结合发动机的原理，从异响、振动的阶次，以及响度、粗糙度、波动度、强度、尖锐度等维度进一步对故障数据库进行筛选，匹配，确定故障来源。
该系统能通过转速分析模块自动计算发动机转速，其原理为，由于发动机做功环节输出最大，故其频谱图在该阶次的能量最大，系统中需要输入发动机为几缸机，然后系统自动判断其做功的阶次，如四缸机，做功阶次为2阶，系统对频谱图进行分析需找最大的能量峰值，其最大峰值处为2阶。查看其频率反推发动机转速。如图5所示：最大能量处频率为26.7HZ左右，因此反推其发动机转速：26.7/2*60＝801RPM。
以实际例子进行帅选原理说明，如图6所示：频谱图中系统自动识别13HZ处发动机能量抱怨发动机比正常发动机高较多。结合发动机原理及故障现象：发动机及车身抖动异常。
结合2阶高能量的特性，其故障出现在1阶的零件中，飞轮质量较大，因而由于动平衡不好易造成抖动的故障，更换飞轮后故障消除，系统识别有效。
Claims (5)
1.一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：包括噪音信号测量模块、振动信号测量模块、FFT转换模块、异响/振动分析模块、噪音及振动历史抱怨信息库，所述噪音信号测量模块和振动信号测量模块连接FFT转换模块将测得的噪音和振动信号经FFT转换模块转换成频谱信号，FFT转换模块连接异响/振动分析模块，异响/振动分析模块对转换后的频谱信号进行分析并与噪音及振动历史抱怨信息库的数据进行对比识别确定故障来源。
2.如权利要求1所述的一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：所述噪音信号测量模块为录音设备，录音设备与FFT转换模块连接将噪音信号传输给FFT转换模块。
3.如权利要求1所述的一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：所述振动信号测量模块包括设在发动机上的振动传感器(1)，所述振动传感器(1)通过电缆总成(2)连接采集卡(4)，采集卡(4)通过USB接口(5)将振动信号传输给FFT转换模块。
4.如权利要求3所述的一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：所述电缆总成(2)通过集线器(3)设在外壳(6)内，外壳(6)上设有用于收集电缆总成(2)的转动手柄，电缆总成(2)一端穿过外壳(6)连接振动传感器(1)的输出端，另一端连接采集卡(4)，采集卡(4)设在外壳(6)内。
5.如权利要求1所述的一种便携式发动机异响识别与定位系统，其特征在于：所述异响/振动分析模块包括用于自动计算发动机转速的转速分析模块、对信号进行声品质分析的声品质分析模块和发动机做功阶次分析模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020357610.8U CN211783846U (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 一种便携式发动机异响识别与定位系统 |
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| CN202020357610.8U CN211783846U (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 一种便携式发动机异响识别与定位系统 |
Publications (1)
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| CN211783846U true CN211783846U (zh) | 2020-10-27 |
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| CN (1) | CN211783846U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113049251A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-29 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 一种基于噪声的轴承故障诊断方法 |
| CN114842868A (zh) * | 2021-02-02 | 2022-08-02 | 北京福田康明斯发动机有限公司 | 异常噪声源的识别方法、系统及电子设备、存储介质 |
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2020
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