DE19821213A1

DE19821213A1 - Hum noise determining arrangement for electromechanically operated apparatus

Info

Publication number: DE19821213A1
Application number: DE1998121213
Authority: DE
Inventors: Robert Jung
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-09-16

Abstract

The arrangement includes a resonance body (1) for placing an apparatus (5) which has a magnetic system. A microphone (2) is provided which is fixedly coupled to the resonance body and an evaluation unit (3) is provided next to the microphone. Preferably, the apparatus is placed in an energised state on the resonance body. The transmitted oscillations onto the resonance body are picked up by the microphone. The picked up oscillations are evaluated and the analogue signal at the output of the microphone are frequency analysed. The amplitudes of relevant frequencies are selected and weighted. The resulting value is compared with a threshold and the hum behaviour of the apparatus is derived.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erfassung der Brummgeräusche eines elektromechanisch betriebenen Geräts, das ein Magnetsystem aufweist.The invention relates to an arrangement for detection the hum of an electromechanically operated Device that has a magnet system.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Erfassung solcher Brummgeräusche.Furthermore, the invention relates to a method for Detection of such humming noises.

Eine gattungsgemäße Anordnung zur Erfassung des Brummverhal tens ist bekannt, wenngleich sie nicht druckschriftlich be legbar ist. Hier wird das vom Gerät über die Luft übertragene Schallspektrum erfaßt und ausgewertet. Bei dieser Methode ist großer Aufwand erforderlich, um Fremd- bzw. Störgeräusche zu unterdrücken, die zu einer starken Verfälschung der Ergeb nisse beitragen. Eine Aussage über die eigentlichen Brummge räusche einer Vielzahl zu untersuchender Prüflinge läßt sich mit praktisch vertretbarem Aufwand nicht erreichen.A generic arrangement for recording the humming behavior tens is known, although it is not printed can be laid. This is where the device transmits it over the air Sound spectrum recorded and evaluated. With this method is A great deal of effort is required in order to create extraneous or interference noises suppress that leads to a strong falsification of the results contribute. A statement about the actual hum noise of a large number of test objects to be examined can be not reach with practically reasonable effort.

Weiterhin ist es bekannt, die für die Brummgeräusche ursäch lich maßgebenden Schwingungen des Ankers des Magnetsystems, insbesondere des mit ihm gekoppelten Kontaktträgers, mittels eines Lasers zu messen. Der Hub des Kontaktträgers ist ein Maß für die Auf- und Abbewegung des Antriebs. Allerdings kön nen schwache Brummer bei mangelnder Auflösung des Lasersy stems nicht mehr erkannt werden. Derzeitige Lasermeßmethoden sind zur Erfassung der subjektiv als leichte Brummer beur teilten Geräte nicht geeignet.It is also known to be the cause of the hum decisive vibrations of the armature of the magnet system, in particular the contact carrier coupled to it, by means of of a laser. The stroke of the contact carrier is a Measure of the up and down movement of the drive. However, a weak buzzer with insufficient resolution of the laser system stems can no longer be recognized. Current laser measurement methods are subjectively assessed as light humming shared devices not suitable.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anord nung der obengenannten Art zu schaffen, die unter Einsatz eines geringen wirtschaftlichen Aufwandes eine zuverlässige Beurteilung des Brummverhaltens elektromechanisch betriebener Geräte gestattet. Weiterhin ist es die Aufgabe, derartige Brummgeräusche durch ein einfaches Verfahren zu erfassen.The invention is therefore based on the object of an arrangement tion of the above type to create the use a reliable, low cost Assessment of the hum behavior of electromechanically operated Devices allowed. It is also the task of such Humming noises recorded by a simple procedure.

Die erstgenannte Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß An spruch 1 gelöst. Es handelt sich dabei um eine Anordnung zur Erfassung der Brummgeräusche eines elektromechanisch betrie benen Geräts, das ein Magnetsystem aufweist, mit einem Reso nanzkörper zur Plazierung des Geräts, mit einem Mikrophon, das mit dem Resonanzkörper akustisch fest gekoppelt ist und mit einer dem Mikrophon nachgeschalteten Auswerteschaltung. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung besteht, wenn die das Gerät betreibende Spannungsquelle mit einer von der Betriebsfrequenz des Geräts abweichenden Frequenz betreibbar ist.The first-mentioned task is characterized by the features according to An spell 1 solved. It is an arrangement for Recording of the humming noises of an electromechanically operated benen device that has a magnet system with a Reso body for placing the device, with a microphone, that is acoustically coupled to the sound box and with an evaluation circuit downstream of the microphone. An advantageous development of the arrangement exists if the voltage source operating the device with one of the Operating frequency of the device different frequency can be operated is.

Zur Lösung der weiteren Aufgabe wird ein Verfahren mit fol genden Merkmalen vorgeschlagen. Das elektromechanisch betrie bene Gerät ist im erregten Zustand des Magnetsystems auf einem Resonanzkörper plaziert. Die vom geschlossenen Magnet system herrührenden, auf den Resonanzkörper übertragenen Schwingungen werden durch ein mit diesem akustisch festge koppeltes Mikrophon aufgenommen und in einer diesem nachge schalteten Auswerteschaltung ausgewertet, wobei das am Aus gang des Mikrophons anstehende Analogsignal zunächst einer Frequenzanalyse unterzogen wird, dann die Amplituden relevan ter Frequenzen ausgewählt werden und diese nachfolgend bewer tet bzw. gewichtet werden. Durch Vergleich des hieraus resul tierenden Wertes mit einem Grenzwert wird eine Aussage und Anzeige über das Brummverhalten des betreffenden Prüflings abgeleitet.A method with fol characteristics proposed. The electromechanically operated The device is in the excited state of the magnet system placed a sound box. The one from the closed magnet system originating, transferred to the sound box Vibrations are acoustically fixed with this Coupled microphone recorded and in a nachge this switched evaluation circuit evaluated, which at the off analog microphone signal pending at first Frequency analysis is subjected, then the amplitudes relevant frequencies are selected and subsequently rate them tet or weighted. By comparing the resul value with a limit value becomes a statement and Display of the hum behavior of the test object in question derived.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Meßanordnung zur Beurteilung des Brumm verhaltens elektromagnetisch betriebener Geräte. Die Meßan ordnung besteht im wesentlichen aus einem Resonanzkörper 1, z. B. eine Resonanzplatte, einem Mikrophon 2 und einer Auswer teschaltung 3. Das Mikrophon 2 ist mit dem Resonanzkörper 1 innig verbunden, d. h. zwischen ihnen besteht eine feste aku stische Kopplung. Der Prüfling, d. h. das von einer Spannungs quelle 4 elektromechanisch betriebene Gerät 5 ist zur Messung der Brummgeräusche auf dem Resonanzkörper 1 plaziert.An embodiment of the invention is explained below with reference to a drawing. The drawing shows a measuring arrangement according to the invention for assessing the hum behavior of electromagnetically operated devices. The Meßan arrangement consists essentially of a resonance body 1 , for. B. a sound board, a microphone 2 and an evaluation circuit 3 . The microphone 2 is intimately connected to the resonance body 1 , ie there is a fixed acoustic coupling between them. The device under test, ie the device 5 operated electromechanically by a voltage source 4 , is placed on the resonance body 1 for measuring the humming noises.

Die hörbaren Schallfrequenzen eines als Brummer identifizier ten Geräts 5 sind stets die doppelten, ganzzahligen Vielfa chen der Erregerfrequenz. Für eine Betriebsfrequenz von 50 Hz ergeben sich somit Schallfrequenzen von 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz usw. Die beschriebene Meßanordnung funktioniert fol gendermaßen: Durch die Spannungsquelle 4 wird das Magnet system des Prüflings erregt und geht in die Schließstellung über, in der das für Brummgeräusche maßgebende Schwingverhal ten auftreten kann. Dieses Schwingverhalten wird über den Resonanzkörper 1 in das Mikrophon 2 eingekoppelt, in dem die akustischen Signale in elektrische Signale umgewandelt wer den. Die am Ausgang des Mikrophons 2 anstehenden elektrischen Signale werden in der nachgeschalteten Auswerteschaltung 3 ausgewertet. Dabei ist wichtig, daß ein mit 50 Hz Betriebs frequenz arbeitendes Gerät selbstverständlich auch bei ande ren Anregefrequenzen der Versorgungsspannung 4, z. B. auch bei 40 Hz oder 60 Hz brummt. Somit ergibt sich die Möglichkeit, ohne Einsatz aufwendiger Filterverfahren den Einfluß von Umgebungsgeräuschen auszuschließen, die von anderen mit 50 Hz Betriebsfrequenz betriebenen Geräten stammen. Das Gerät 5 wird vorzugsweise durch eine Spannungsquelle mit variabler Frequenz betrieben, d. h. einer von der hauptsächlich in der Umgebung vorkommenden Betriebsfrequenz abweichenden Frequenz.The audible sound frequencies of a device 5 identified as a buzzer are always twice the integer multiples of the excitation frequency. For an operating frequency of 50 Hz, there are sound frequencies of 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz etc. The measuring arrangement described works as follows: by the voltage source 4 , the magnet system of the test object is excited and passes into the closed position, in which the Buzzing noises can occur. This vibration behavior is coupled via the resonance body 1 into the microphone 2 , in which the acoustic signals are converted into electrical signals. The electrical signals present at the output of the microphone 2 are evaluated in the downstream evaluation circuit 3 . It is important that a device operating at 50 Hz operating frequency, of course, also at other excitation frequencies of the supply voltage 4 , z. B. also hums at 40 Hz or 60 Hz. This makes it possible to exclude the influence of ambient noise that comes from other devices operated at an operating frequency of 50 Hz without the use of complex filter processes. The device 5 is preferably operated by a voltage source with a variable frequency, ie a frequency deviating from the operating frequency which mainly occurs in the environment.

Die am Ausgang des Mikrophons 2 anstehenden elektrischen Ana logsignale werden zunächst in der Auswerteschaltung von einem Verstärker 6 verstärkt und danach einem Analog-Digital-Wand ler 7 zugeführt. Die hier erzeugten Digitalsignale werden an schließend einer Fast-Fourier-Transformation 8 unterzogen, die als Ergebnis die Amplitudenverteilung über das gesamte Frequenzspektrum wiedergibt. Davon werden in einem weiteren Schritt gemäß Block 9 die Amplituden bei bestimmten relevan ten Frequenzen herausgefiltert und diese in dem darauf folgen den Block 10 einer Bewertung bzw. Gewichtung unterzogen. Als Ergebnis kann z. B. der Mittelwert der gewichteten Amplituden im nachfolgenden Block 11 angezeigt werden. Davon abhängig wird durch Vergleich mit einem Schwellwert im Block 12 abge leitet, ob es sich bei dem vorliegenden Prüfling um einen mehr oder weniger starken Brummer handelt. Dies wird im abschließenden Block 13 zur Anzeige gebracht.The pending at the output of the microphone 2 electrical Ana log signals are first amplified in the evaluation circuit by an amplifier 6 and then an analog-digital converter 7 fed. The digital signals generated here are then subjected to a Fast Fourier transformation 8 , which as a result reproduces the amplitude distribution over the entire frequency spectrum. The amplitudes at certain relevant frequencies are filtered out in a further step in accordance with block 9 and these are then subjected to an evaluation or weighting in the block 10 which follows. As a result, e.g. B. the average of the weighted amplitudes are displayed in the following block 11 . Depending on this, a comparison is made with a threshold value in block 12 to ascertain whether the test object at hand is a more or less strong buzzer. This is displayed in the final block 13 .

Um Störgeräusche durch Geräte mit gleicher Betriebsfrequenz in der Umgebung auszuschalten, kann die oben beschriebene Messung zunächst ohne Zuschaltung der Spannungsversorgung 4 erfolgen, so daß mit der Meßanordnung die hierauf einwirken den Fremdgeräusche ausschließlich erfaßt werden. Die bei die ser Messung sich ergebenden Werte nach der Fast-Fourier- Transformation in Block 8 werden zur Auswertung dem Block 14 zugeführt. Sind die Störgeräusche nennenswert, so wird über den Block 15 ein Signal an die Spannungsquelle 4 zum Betrieb mit einer von der Betriebsfrequenz abweichenden Frequenz ge geben.In order to switch off noise caused by devices with the same operating frequency in the environment, the measurement described above can first be carried out without switching on the power supply 4 , so that the external noise acting on it can only be detected with the measuring arrangement. The values resulting from this measurement after the Fast Fourier Transform in block 8 are fed to block 14 for evaluation. If the noise is noteworthy, a signal to the voltage source 4 for operation with a frequency deviating from the operating frequency is given via block 15 .

Das vorliegend angewendete Verfahren zur Erfassung des Brumm verhaltens von elektromechanischen Geräten besteht im wesent lichen aus folgenden Schritten. Nach Plazierung des elektro mechanischen Geräts 5 auf dem Resonanzkörper 1 werden die vom Magnetsystem in Schließstellung herrührenden Schwingungen vom Gerät 5 über den Resonanzkörper 1 auf das mit diesem aku stisch festgekoppelten Mikrophon 2 übertragen. Die hier umge wandelten elektrischen Analogsignale werden in der Auswerte schaltung 3 in oben beschriebener Weise weiterverarbeitet und ausgewertet.The method used here to detect the hum of electromechanical devices essentially consists of the following steps. After placing the electro-mechanical device 5 on the resonance body 1 , the vibrations originating from the magnet system in the closed position are transmitted from the device 5 via the resonance body 1 to the microphone 2 which is acoustically firmly coupled to it. The converted electrical analog signals are further processed and evaluated in the evaluation circuit 3 in the manner described above.

Durch Betreiben mit einer von der Betriebsfrequenz, z. B. 50 Hz, abweichenden Frequenz lassen sich Störgeräusche durch andere, mit dieser Betriebsfrequenz arbeitende Geräte in der näheren Umgebung ausschalten. Zudem wird durch Benutzen einer Resonanzplatte 1 erreicht, daß lediglich die relevanten Brummgeräusche zur Erfassung und Auswertung gelangen. Mit der Auswerteschaltung 3 werden lediglich die für das Brummverhal ten relevanten Schallfrequenzen ausgefiltert und bewertet.By operating at an operating frequency, e.g. B. 50 Hz, differing frequency noise can be switched off by other devices operating at this operating frequency in the vicinity. In addition, by using a resonance plate 1 it is achieved that only the relevant humming noises arrive for detection and evaluation. With the evaluation circuit 3 , only the sound frequencies relevant for the hum behavior are filtered out and evaluated.

Claims

1. Arrangement for detecting the humming noises of an elec tromechanically operated device ( 5 ) having a magnet system, with a resonance body ( 1 ) for placing the device ( 5 ), with a microphone ( 2 ), with the resonance body ( 1 ) is acoustically firmly coupled and with an evaluation circuit ( 3 ) connected downstream of the microphone ( 2 ).

2. A method for recording the humming noises of an electromechanically operated device which has a magnet system, with the following steps:

a) the electromechanically operated device is placed on a resonance body ( 1 ) in the excited state of the magnet system,
b) the vibrations transmitted by the closed magnet system on the resonance body ( 1 ) are picked up by a microphone ( 2 ) acoustically coupled to it,
c) in a microphone (2) downstream Auswerteschal device (3) which received vibrations are evaluated, wherein the analogue) present at the output of the microphone (2 will signal first subjected to a frequency analysis,
d) the amplitudes of relevant frequencies are then selected and subsequently evaluated or weighted and
e) by comparing the resulting value with a limit value, a statement and indication is derived about the hum behavior of the test specimen in question.

3. The method according to claim 2, characterized in that the excitation of the magnet system takes place with a frequency different from the operating frequency of the device ( 5 ).