JPH0145011B2 - - Google Patents
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- JPH0145011B2 JPH0145011B2 JP53055575A JP5557578A JPH0145011B2 JP H0145011 B2 JPH0145011 B2 JP H0145011B2 JP 53055575 A JP53055575 A JP 53055575A JP 5557578 A JP5557578 A JP 5557578A JP H0145011 B2 JPH0145011 B2 JP H0145011B2
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- signal
- acoustic
- histogram
- time
- rotation
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- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 7
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- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 6
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えばラビング、軸受のガタ、弛みな
どのように回転機械の回転と同期して発生する音
響信号を用いて回転機械の異常の位置を評定し、
且つその音響発生時刻および頻度を判定する音響
信号による回転機械の異常発生検出方法に関する
ものである。
どのように回転機械の回転と同期して発生する音
響信号を用いて回転機械の異常の位置を評定し、
且つその音響発生時刻および頻度を判定する音響
信号による回転機械の異常発生検出方法に関する
ものである。
第１図は従来の音響信号を用いた回転機械の異
常検出を行うための装置を示すものである。回転
機械における回転軸１は、回転機械の回転中にお
いて回転体が静止側に接触したりあるいは回転体
にクラツクが入ると、それに起因し数メガヘルツ
帯域の音響（例えばAcoustic Emission）信号を
発生することが知られている。そして、この音響
信号を検出することにより、機械の故障・破損の
予知や欠陥の発見に関する有効な情報を得ること
ができる。
常検出を行うための装置を示すものである。回転
機械における回転軸１は、回転機械の回転中にお
いて回転体が静止側に接触したりあるいは回転体
にクラツクが入ると、それに起因し数メガヘルツ
帯域の音響（例えばAcoustic Emission）信号を
発生することが知られている。そして、この音響
信号を検出することにより、機械の故障・破損の
予知や欠陥の発見に関する有効な情報を得ること
ができる。
音響センサ２，３は回転軸１の左右の軸端にそ
れぞれ設置され、回転軸１に発生する異常の位置
を評定するためのものである。この音響センサ
２，３は、例えば回転軸１にクラツクが入つて音
響が発生したとき、その信号を検出するためのセ
ンサである。この回転軸１に設置された音響セン
サ２，３で検出された信号は、スリツプリング
（図示せず）を介して静止側に取り出される。こ
のようにして得られる音響信号vAE (1)とvAE (2)の時
間差を求めることにより異常発生位置を評定する
方法が採用されている。
れぞれ設置され、回転軸１に発生する異常の位置
を評定するためのものである。この音響センサ
２，３は、例えば回転軸１にクラツクが入つて音
響が発生したとき、その信号を検出するためのセ
ンサである。この回転軸１に設置された音響セン
サ２，３で検出された信号は、スリツプリング
（図示せず）を介して静止側に取り出される。こ
のようにして得られる音響信号vAE (1)とvAE (2)の時
間差を求めることにより異常発生位置を評定する
方法が採用されている。
４，５は回転体の回転数に同期した回転パルス
信号Ｐを得るための装置で、４は回転軸１に設け
た突起、５はギヤツプセンサである。ギヤツプセ
ンサ５の出力である回転パルス信号Ｐは、回転体
の回転数の算出のために用いられると同時に回転
角度の基準信号としても利用される。
信号Ｐを得るための装置で、４は回転軸１に設け
た突起、５はギヤツプセンサである。ギヤツプセ
ンサ５の出力である回転パルス信号Ｐは、回転体
の回転数の算出のために用いられると同時に回転
角度の基準信号としても利用される。
このようにして得られた音響信号を加工処理し
有効な情報を導き出すデータ処理法の例として次
の２件について述べる。
有効な情報を導き出すデータ処理法の例として次
の２件について述べる。
ａ １次元位置評定法
第１図に示した構成より、第２図に示すよう
に回転パルス信号Ｐを基準として回転軸１の左
右の軸端に設置した音響センサ２，３から２つ
の音響信号vAE (1)とvAE (2)とを得る。この図によ
うに音響信号には多くの雑音が含まれている
が、これらの雑音レベルより高い音響信号が含
まれることがある。この高レベルの音響信号は
回転体と静正体との接触あるいは回転軸１のク
ラツクにより発生したものである。
に回転パルス信号Ｐを基準として回転軸１の左
右の軸端に設置した音響センサ２，３から２つ
の音響信号vAE (1)とvAE (2)とを得る。この図によ
うに音響信号には多くの雑音が含まれている
が、これらの雑音レベルより高い音響信号が含
まれることがある。この高レベルの音響信号は
回転体と静正体との接触あるいは回転軸１のク
ラツクにより発生したものである。
仮に音響信号源が第１図に示すように回転軸
１の中央から右にｘの位置にあるとき、音響信
号のピークが音響センサ２および３に到達する
までの時間t2およびt3は式(1)および式(2)で表さ
れる。
１の中央から右にｘの位置にあるとき、音響信
号のピークが音響センサ２および３に到達する
までの時間t2およびt3は式(1)および式(2)で表さ
れる。
t2＝ｌ／２＋ｘ／Ｖ ……(1)
t3＝ｌ／２−ｘ／Ｖ ……(2)
ただし、Ｖ：音響信号の伝播速度
ｌ：軸長
よつて第２図に示すような音響信号のピークの
時間差Δtおよび中央からの距離ｘは前述の式(1)、
(2)から式(3)および式(4)となる。
時間差Δtおよび中央からの距離ｘは前述の式(1)、
(2)から式(3)および式(4)となる。
Δt＝ｌ／２＋ｘ／Ｖ−ｌ／２−Ｘ／Ｖ＝2x／Ｖ……(
3) ∴ｘ＝Δt・Ｖ／２ ……(4) このように二つの音響信号の時間差Δtを計
測することにより、回転軸１の中央よりｘの位
置が音響信号の発生源であることがわかり、位
置評定が可能である。このΔtは具体的には、
第２図において、速く到達した音響センサ３か
らの音響信号でカウンタ（時間）を開き、音響
センサ２からの音響信号の到達でカウンタを閉
じ、その間の時間間隔を求める方式が採用され
ている。
3) ∴ｘ＝Δt・Ｖ／２ ……(4) このように二つの音響信号の時間差Δtを計
測することにより、回転軸１の中央よりｘの位
置が音響信号の発生源であることがわかり、位
置評定が可能である。このΔtは具体的には、
第２図において、速く到達した音響センサ３か
らの音響信号でカウンタ（時間）を開き、音響
センサ２からの音響信号の到達でカウンタを閉
じ、その間の時間間隔を求める方式が採用され
ている。
ｂ ヒストグラム法
回転体がある特定の角度を通過するときに静
止側との間に摩擦を生じて音響を発生するラビ
ングのような場合には、接触摩擦に起因する音
響信号が発生し、それは突発的な単現象ではな
く回転数に同期した繰返し現象となる。このた
め横軸に回転角度を、縦軸に各角度毎の音響発
生回数（頻度）をとると、このヒストグラム上
には特定の角度にピークが現われる。そこでヒ
ストグラムを第３図のようにして作る。
止側との間に摩擦を生じて音響を発生するラビ
ングのような場合には、接触摩擦に起因する音
響信号が発生し、それは突発的な単現象ではな
く回転数に同期した繰返し現象となる。このた
め横軸に回転角度を、縦軸に各角度毎の音響発
生回数（頻度）をとると、このヒストグラム上
には特定の角度にピークが現われる。そこでヒ
ストグラムを第３図のようにして作る。
先ず回転体から角度の基準となる回転パルス
信号（１回転に１パルス）Ｐを検出する。この
検出と同時に、回転角度信号（例えば回転体の
１度回転ごとに１パルス出力する）Paを作る。
更に前記どちらか一方の音響センサからの音響
信号vAEを検出し、それを検波した検波信号と
する。次にこの検波信号のレベルをコンパレー
タレベルCLとを回転角度信号Paの周期時間間
隔ごとに比較し、０または１のレベルのコンパ
レータ出力信号を作る。このようにして得たコ
ンパレータ出力信号を各回転周期ごとに加え合
わせる。即ち、回転角度信号Paの各パルス間
隔ごとに音響信号の有無を調べ、毎回転ごとに
加算していくことによつて、回転角度を横軸
に、音響発生回数（頻度）を縦軸とするヒスト
グラムの包絡線となる。これを表したヒストグ
ラム図を第４図に示す。このヒストグラムの包
絡線はコンパレータの出力信号の0゜〜360゜の波
形を１秒間で60回サンプリングした平均をとつ
たものである。横軸の回転角度は0゜がパルス発
生時刻に対応して次のパルス発生時までが回転
角度で示され、一回転360゜になると角度は0゜に
クリヤされ、この波形を概ね繰り返すヒストグ
ラム形状となる。このヒストグラムの包絡線を
表した波形は、回転数に同期した信号となり、
位相の分解性能は回転角度信号Paの角度ピツ
チに対応する。また、この方法は、統計的な処
理を施しているために、Ｓ／Ｎ比の低い場合で
もはつきりと異常音をとらえうる。
信号（１回転に１パルス）Ｐを検出する。この
検出と同時に、回転角度信号（例えば回転体の
１度回転ごとに１パルス出力する）Paを作る。
更に前記どちらか一方の音響センサからの音響
信号vAEを検出し、それを検波した検波信号と
する。次にこの検波信号のレベルをコンパレー
タレベルCLとを回転角度信号Paの周期時間間
隔ごとに比較し、０または１のレベルのコンパ
レータ出力信号を作る。このようにして得たコ
ンパレータ出力信号を各回転周期ごとに加え合
わせる。即ち、回転角度信号Paの各パルス間
隔ごとに音響信号の有無を調べ、毎回転ごとに
加算していくことによつて、回転角度を横軸
に、音響発生回数（頻度）を縦軸とするヒスト
グラムの包絡線となる。これを表したヒストグ
ラム図を第４図に示す。このヒストグラムの包
絡線はコンパレータの出力信号の0゜〜360゜の波
形を１秒間で60回サンプリングした平均をとつ
たものである。横軸の回転角度は0゜がパルス発
生時刻に対応して次のパルス発生時までが回転
角度で示され、一回転360゜になると角度は0゜に
クリヤされ、この波形を概ね繰り返すヒストグ
ラム形状となる。このヒストグラムの包絡線を
表した波形は、回転数に同期した信号となり、
位相の分解性能は回転角度信号Paの角度ピツ
チに対応する。また、この方法は、統計的な処
理を施しているために、Ｓ／Ｎ比の低い場合で
もはつきりと異常音をとらえうる。
先に述べた音響信号処理法にはそれぞれ次のよ
うな欠点がある。
うな欠点がある。
即ち、上記従来技術の一次元位置評定法は一次
元の回転軸の位置評定法としては正しいが、異常
音響の発生時刻あるいは異常音響発生時の回転体
の角度に関する時間的な情報が欠除している。ま
た、ヒストグラム法は異常音響発生時の位相角度
および発生位相間隔について理解することができ
るが、異常音響の発生時刻に関し音響伝播時間の
遅れがあること、および一次元の発生位置が不明
確であるという問題があつた。
元の回転軸の位置評定法としては正しいが、異常
音響の発生時刻あるいは異常音響発生時の回転体
の角度に関する時間的な情報が欠除している。ま
た、ヒストグラム法は異常音響発生時の位相角度
および発生位相間隔について理解することができ
るが、異常音響の発生時刻に関し音響伝播時間の
遅れがあること、および一次元の発生位置が不明
確であるという問題があつた。
本発明の目的は、回転軸の異常現象発生の位置
および発生時刻および頻度を容易に検出すること
ができる回転機械の異常発生検出方法を提供する
ことにある。
および発生時刻および頻度を容易に検出すること
ができる回転機械の異常発生検出方法を提供する
ことにある。
上記目的は、回転機械に回転パルス発生装置お
よび軸方向の２ケ所に音響センサを設置し、これ
ら音響センサからの音響信号の時間差から軸方向
の音響発生位置を評定する信号と、さらに一方の
音響センサからの音響信号と回転パルス発生装置
からの回転パルス信号とにより音響ヒストグラム
を作成し、この音響ヒストグラムに音響伝播時間
遅れの時間補正を施すことにより実時間の音響ヒ
ストグラム信号に加工し、この音響ヒストグラム
から雑音レベルの信号を取り除き、前記音響発生
位置を評定する信号と雑音レベルの信号が取り除
かれた音響ヒストグラム信号とを加え合せて１つ
の信号を作成し、この信号の直流成分が軸方向の
音響発生位置を評定し、その上に重畳している波
形が音響ヒストグラムを表すことによつて達成さ
れる。
よび軸方向の２ケ所に音響センサを設置し、これ
ら音響センサからの音響信号の時間差から軸方向
の音響発生位置を評定する信号と、さらに一方の
音響センサからの音響信号と回転パルス発生装置
からの回転パルス信号とにより音響ヒストグラム
を作成し、この音響ヒストグラムに音響伝播時間
遅れの時間補正を施すことにより実時間の音響ヒ
ストグラム信号に加工し、この音響ヒストグラム
から雑音レベルの信号を取り除き、前記音響発生
位置を評定する信号と雑音レベルの信号が取り除
かれた音響ヒストグラム信号とを加え合せて１つ
の信号を作成し、この信号の直流成分が軸方向の
音響発生位置を評定し、その上に重畳している波
形が音響ヒストグラムを表すことによつて達成さ
れる。
回転パルス発生装置からの回転パルス信号と音
響センサからの２つの音響信号をもとに音響発生
時刻、音響発生位置および音響ヒストグラムが内
包されている１つの信号を作成しているため、こ
の信号を見ることにより回転軸の異常現象発生を
容易に検出することができる。
響センサからの２つの音響信号をもとに音響発生
時刻、音響発生位置および音響ヒストグラムが内
包されている１つの信号を作成しているため、こ
の信号を見ることにより回転軸の異常現象発生を
容易に検出することができる。
以下、本発明の一実施例を第５図〜第８図によ
り説明する。
り説明する。
第５図は音響信号を用いた回転機械の異常検出
を行うための装置を示すもので、図において、６
は回転機械における回転軸、７は回転軸６に取付
けられている円板、８は回転軸６を支持する軸受
を示す。９，９′は回転軸６の左右の軸端にそれ
ぞれ設置されている音響センサで、これらの音響
センサ９，９′で検出された音響信号はそれぞれ
増幅器１０，１０′を通り、スリツプリング１１，
１１′を介して静止側に取り出される。１２は回
転軸６に設けた突起、１３はこの突起１２に対向
して設置されるギヤツプセンサで、突起１２をギ
ヤツプセンサ１３により回転パルス発生装置が構
成され、回転体の回転数に同期した回転パルス信
号Ｐを得ることができる。
を行うための装置を示すもので、図において、６
は回転機械における回転軸、７は回転軸６に取付
けられている円板、８は回転軸６を支持する軸受
を示す。９，９′は回転軸６の左右の軸端にそれ
ぞれ設置されている音響センサで、これらの音響
センサ９，９′で検出された音響信号はそれぞれ
増幅器１０，１０′を通り、スリツプリング１１，
１１′を介して静止側に取り出される。１２は回
転軸６に設けた突起、１３はこの突起１２に対向
して設置されるギヤツプセンサで、突起１２をギ
ヤツプセンサ１３により回転パルス発生装置が構
成され、回転体の回転数に同期した回転パルス信
号Ｐを得ることができる。
第５図に示す装置により検出される回転パルス
信号Ｐおよび音響信号vAE (1)，vAE (2)を用いて第６
図に示すように信号処理する。
信号Ｐおよび音響信号vAE (1)，vAE (2)を用いて第６
図に示すように信号処理する。
まず、時間差測定器１４により一方の音響セン
サ９からの音響信号vAE (1)と他方の音響センサ
９′からの音響信号vAE (2)の高レベル波形の時間差
Δtoを各回転毎に求め、この高レベル波形の時間
差Δto値に比例する電気信号を作り、この信号を
Δt信号とする。そして、このΔt信号に、除算器
１５により音響信号の伝播速度Ｖの半分の値Ｖ／
２を前述の式(4)に従いかけることにより、回転軸
６の中央より計つた音響発生位置ｘを示すｘ信号
を得る。このΔt信号あるいは、ｘ信号は第７図
に示すように求める。
サ９からの音響信号vAE (1)と他方の音響センサ
９′からの音響信号vAE (2)の高レベル波形の時間差
Δtoを各回転毎に求め、この高レベル波形の時間
差Δto値に比例する電気信号を作り、この信号を
Δt信号とする。そして、このΔt信号に、除算器
１５により音響信号の伝播速度Ｖの半分の値Ｖ／
２を前述の式(4)に従いかけることにより、回転軸
６の中央より計つた音響発生位置ｘを示すｘ信号
を得る。このΔt信号あるいは、ｘ信号は第７図
に示すように求める。
ここで音響発生位置ｘを得たので、音響発生位
置ｘから音響センサ９まで音響信号の伝播する時
間を計算することができる。すなわち、音響信号
の音響センサ９に到達する時間Δt(1)は式(9)で表さ
れる。
置ｘから音響センサ９まで音響信号の伝播する時
間を計算することができる。すなわち、音響信号
の音響センサ９に到達する時間Δt(1)は式(9)で表さ
れる。
Δt(1)＝ｌ／２＋ｘ／Ｖ ……(5)
ただし、ｌ：軸長
Ｖ：音響信号の伝播速度
一方、音響センサ９′に到達する時間Δt(2)も同
様に計算できるが、原理的にはいずれか一方の音
響信号のみに着目すればよくここでは音響センサ
９に関して説明する。
様に計算できるが、原理的にはいずれか一方の音
響信号のみに着目すればよくここでは音響センサ
９に関して説明する。
このようにして音響センサ９までの伝播時間を
得る。これは音響センサの検生する音響信号とし
てはこの時間だけ遅れて検出されたことになり、
音響発生点の音響信号としてはvAE (1)をΔt(1)だけ
時間を進めた波形として検出される筈であること
がわかる。すなわちvAE (1)をΔt(1)だけ位相を進め
た波形が丁度音響発生時刻での音響信号であり、
換言すれば回転パルスＰを基準として音響発生時
刻を知ることができる。
得る。これは音響センサの検生する音響信号とし
てはこの時間だけ遅れて検出されたことになり、
音響発生点の音響信号としてはvAE (1)をΔt(1)だけ
時間を進めた波形として検出される筈であること
がわかる。すなわちvAE (1)をΔt(1)だけ位相を進め
た波形が丁度音響発生時刻での音響信号であり、
換言すれば回転パルスＰを基準として音響発生時
刻を知ることができる。
次に一方の音響センサ９からの音響信号vAE (1)
と回転パルス発生装置からの回転パルス信号Ｐと
により第３図と同様の手法によりりヒストグラム
処理手段１６を介して音響信号のヒストグラムvH
(1)を作成する。このヒストグラムvH (1)は、第７図
に示すように横軸は回転角度で、縦軸は各角度毎
の音響発生回数（頻度）であり、回転パルス信号
Ｐに同期した波形となる。
と回転パルス発生装置からの回転パルス信号Ｐと
により第３図と同様の手法によりりヒストグラム
処理手段１６を介して音響信号のヒストグラムvH
(1)を作成する。このヒストグラムvH (1)は、第７図
に示すように横軸は回転角度で、縦軸は各角度毎
の音響発生回数（頻度）であり、回転パルス信号
Ｐに同期した波形となる。
このようにして得られる音響ヒストグラム信号
を第７図のようにvH (1)と記す。この音響ヒストグ
ラム信号vH (1)は音響センサ９で検出した音響信号
のヒストグラムであり、前述の式(5)で説明したよ
うに伝播時間Δt(1)だけ遅れた現象のものである。
音響発生位置での音響ヒストグラム信号vHは、遅
れ時間の補正を考慮して、第７図に示すように波
形をΔtだけ前に動かし、式(6)となる。
を第７図のようにvH (1)と記す。この音響ヒストグ
ラム信号vH (1)は音響センサ９で検出した音響信号
のヒストグラムであり、前述の式(5)で説明したよ
うに伝播時間Δt(1)だけ遅れた現象のものである。
音響発生位置での音響ヒストグラム信号vHは、遅
れ時間の補正を考慮して、第７図に示すように波
形をΔtだけ前に動かし、式(6)となる。
vH＝vH (1)（ｔ＋Δt(1)） ……(6)
この音響ヒストグラム信号vHは音響センサ９′
からも同様の手順で作ることができることを附記
しておく。
からも同様の手順で作ることができることを附記
しておく。
以上の処理で、音響の発生位置を示す信号ｘと
音響発生時刻にタイミングを合わせた音響発生位
置での音響ヒストグラム信号vHを得たので、これ
らの両者を加え合せた１つの信号ｙを第７図に示
すように作ると、信号ｙは式(7)で表される。
音響発生時刻にタイミングを合わせた音響発生位
置での音響ヒストグラム信号vHを得たので、これ
らの両者を加え合せた１つの信号ｙを第７図に示
すように作ると、信号ｙは式(7)で表される。
ｙ＝ｘ＋vH＝ｘ＋vH (1)（ｔ＋Δt(1)）……(7)
この信号ｙは第７図に示すように、その直流成
分の大きさから音響発生位置ｘがわかり、それに
重畳した部分が音響ヒストグラムで、その音響発
生時間は回転パルスからみた回転角度の時刻であ
ることがわかる。このように、１つの信号ｙは非
常に有意義な信号である。
分の大きさから音響発生位置ｘがわかり、それに
重畳した部分が音響ヒストグラムで、その音響発
生時間は回転パルスからみた回転角度の時刻であ
ることがわかる。このように、１つの信号ｙは非
常に有意義な信号である。
ところで、式(7)に示す音響ヒストグラム信号vH
(1)は位相を進めなくてはならないので、これを厳
密に実行することはむつかしい。そこで１回転遅
れの波形で近似しても、現象は回転パルスに同期
しているので支障ないと考えられる。そのときは
式(8)で表される。
(1)は位相を進めなくてはならないので、これを厳
密に実行することはむつかしい。そこで１回転遅
れの波形で近似しても、現象は回転パルスに同期
しているので支障ないと考えられる。そのときは
式(8)で表される。
ｙ＝ｘ＋vH (1)（ｔ＋Δt(1)−Ｔ） ……(8)
ただし、Ｔ：回転軸の１回転周期
第６図に戻つて、音響発生位置を示すｘ信号に
平均化処理を施すこともノイズ対策として有効で
ある。ｘ信号をｘ信号平均化処理手段１７により
平均化したものをとすると、信号は式(9)で表
される。
平均化処理を施すこともノイズ対策として有効で
ある。ｘ信号をｘ信号平均化処理手段１７により
平均化したものをとすると、信号は式(9)で表
される。
＝１／NT∫t t-NTｘ（ｔ）dt ……(9)
ただし、
Ｎ：平均化処理を施すための演算時間間隔を示す
回転回数 Ｔ：回転軸の１回転周期 それに伴い、音響の伝播時間Δt(1)もΔt(1)信号平
均化処理手段１８により平均化されたものとな
る。なお、ここに示す平均化処理を施すための演
算時間間隔を示す回転回数は通常次の通りであ
る。
回転回数 Ｔ：回転軸の１回転周期 それに伴い、音響の伝播時間Δt(1)もΔt(1)信号平
均化処理手段１８により平均化されたものとな
る。なお、ここに示す平均化処理を施すための演
算時間間隔を示す回転回数は通常次の通りであ
る。
例えば、時間ｔからみて過去１〔秒〕〜10〔秒〕
位の平均をとる。するとＲ〔rps〕回転すると、 Ｎ＝（１〜10）Ｒとなる。具体的には Ｒ＝60〔rps〕とするとＮ＝60〜600（回）となる。
位の平均をとる。するとＲ〔rps〕回転すると、 Ｎ＝（１〜10）Ｒとなる。具体的には Ｒ＝60〔rps〕とするとＮ＝60〜600（回）となる。
次にΔt(1)を平均化した(1)信号は式(10)で表さ
れ
る。
れ
る。
(1)＝ｌ／２＋ｘ／−／Ｖ ……(10)
また、ｙ信号は式(11)で表される。
ｙ＝＋vH (1)（ｔ＋(1)−NT） ……(11)
このように、本発明では、このｙ信号の直流成
分が軸方向の音響発生位置を示し、その上に重畳
している波形が音響ヒストグラムを示すようにし
ている。このために、ｙ信号の直流成分を明確に
させておく必要がある。しかし、実際には、雑音
に対してもヒストグラムが作られることがあるの
で、ヒストグラム信号vH (1)には直流成分が含まれ
ることが多く、第７図及び第８図に示す波形にみ
られるようにピークhpのすそ野部分hsが直流成分
として現れることはさけられない。ここで、ピー
クhpの頻度は、60回サンプリングした場合、10〜
20程度である。
分が軸方向の音響発生位置を示し、その上に重畳
している波形が音響ヒストグラムを示すようにし
ている。このために、ｙ信号の直流成分を明確に
させておく必要がある。しかし、実際には、雑音
に対してもヒストグラムが作られることがあるの
で、ヒストグラム信号vH (1)には直流成分が含まれ
ることが多く、第７図及び第８図に示す波形にみ
られるようにピークhpのすそ野部分hsが直流成分
として現れることはさけられない。ここで、ピー
クhpの頻度は、60回サンプリングした場合、10〜
20程度である。
そのため、式(11)に従い、とvH (1)を加え合せた
ｙ信号の直流成分は、とvH (1)の直流分の和とな
るので、のみを表しているとは言い難い。この
ため、第８図に示すように、“ｙ”信号はそのす
そ野部分hsの成分δが誤差となる。これを避ける
ためには、音響ヒストグラム信号vH (1)を第８図に
示すように、雑音レベルとなるレベルH0で切り、
すそ野部分hsを０とする必要がある。通常、ラビ
ングが始まるとそれに伴いラビングの音響信号
VAEに雑音の増加も起こる。そして、ヒストグラ
ム信号VH (1)のヒストグラムピークもはつきりと
認められるのだがhsのすそ野も少し高くなる。こ
れは、全体に音響信号VAEに時として発生する高
雑音レベルを閾値（コンパレータレベルCL）以
上となつたときにその雑音をラビリングと判断
し、その値を拾うためのものである。ヒストグラ
ムのピークに対し約１割のノイズは避けられな
い。このすそ野hs部分は雑音に起因している。す
そ野部分hsの切られた音響ヒストグラム信号をH
(1)とすると、H (1)は、振幅は小さくなるが、すそ
野部分がない波形となる。このH (1)にを加え合
せると、ｙ信号はそのすそ野である直流成分がｘ
そのもの、すなわち、音響発生位置を正しく示す
ことになる。この結果、ｙ信号のピークが音響ヒ
ストグラム信号を示し、そのすそ野の直流成分が
音響位置を正確に意味するようになる。
ｙ信号の直流成分は、とvH (1)の直流分の和とな
るので、のみを表しているとは言い難い。この
ため、第８図に示すように、“ｙ”信号はそのす
そ野部分hsの成分δが誤差となる。これを避ける
ためには、音響ヒストグラム信号vH (1)を第８図に
示すように、雑音レベルとなるレベルH0で切り、
すそ野部分hsを０とする必要がある。通常、ラビ
ングが始まるとそれに伴いラビングの音響信号
VAEに雑音の増加も起こる。そして、ヒストグラ
ム信号VH (1)のヒストグラムピークもはつきりと
認められるのだがhsのすそ野も少し高くなる。こ
れは、全体に音響信号VAEに時として発生する高
雑音レベルを閾値（コンパレータレベルCL）以
上となつたときにその雑音をラビリングと判断
し、その値を拾うためのものである。ヒストグラ
ムのピークに対し約１割のノイズは避けられな
い。このすそ野hs部分は雑音に起因している。す
そ野部分hsの切られた音響ヒストグラム信号をH
(1)とすると、H (1)は、振幅は小さくなるが、すそ
野部分がない波形となる。このH (1)にを加え合
せると、ｙ信号はそのすそ野である直流成分がｘ
そのもの、すなわち、音響発生位置を正しく示す
ことになる。この結果、ｙ信号のピークが音響ヒ
ストグラム信号を示し、そのすそ野の直流成分が
音響位置を正確に意味するようになる。
この処理内容を第６図を用いて説明する。
まず音響ヒストグラム信号vH (1)を信号ｘに加え
合せる前に、コンパレータ１９に通し、vH (1)があ
るレベルH0に達しないときは０とし、vH (1)があ
るレベルH0より高くなつたときはvH (1)−H0とな
るようにする。このときのコンパレータ１９の出
力H (1)は式(12)となる。H (1) ＝０（ただしvH (1)＜H0のとき） vH (1)−H0（ただしvH (1)≧H0のとき）……(12) また、ｍ信号を式（13）に示すように作る。
合せる前に、コンパレータ１９に通し、vH (1)があ
るレベルH0に達しないときは０とし、vH (1)があ
るレベルH0より高くなつたときはvH (1)−H0とな
るようにする。このときのコンパレータ１９の出
力H (1)は式(12)となる。H (1) ＝０（ただしvH (1)＜H0のとき） vH (1)−H0（ただしvH (1)≧H0のとき）……(12) また、ｍ信号を式（13）に示すように作る。
ｙ＝＋H (1)（ｔ＋(1)−NT） ……（13）
これにより、ｙ信号に関する位置評定読みとり
精度は、より正確なものとなる。
精度は、より正確なものとなる。
また、H (1)信号に時間遅れ手段２０により一回
転の周期Ｔと(1)を加味した（−Ｔ）の時間
遅れを掛け、音響発生位置での音響ヒストグラム
とする。
転の周期Ｔと(1)を加味した（−Ｔ）の時間
遅れを掛け、音響発生位置での音響ヒストグラム
とする。
このようにして最終的に１つの信号ｙを式
（14）に示すように作ることができる。
（14）に示すように作ることができる。
ｙ＝ｘ＋vH (1)（ｔ＋(1)−Ｔ） ……（14）
実際には、第７図に示す回転パルス信号Ｐと第
８図に示す信号ｙを１つのモニタ用シンクロスコ
ープに写し出すことによつて、この信号の直流レ
ベルにより音響発生位置ｘがわかり、その直流分
に重畳した波形により音響シストグラムを知る。
しかもこの音響ヒストグラムは音響発生位置での
ヒストグラムに時間補正されているので、回転パ
ルスからのヒストグラムの位相差をみればパルス
基準で音響発生時刻を知ることができる。
８図に示す信号ｙを１つのモニタ用シンクロスコ
ープに写し出すことによつて、この信号の直流レ
ベルにより音響発生位置ｘがわかり、その直流分
に重畳した波形により音響シストグラムを知る。
しかもこの音響ヒストグラムは音響発生位置での
ヒストグラムに時間補正されているので、回転パ
ルスからのヒストグラムの位相差をみればパルス
基準で音響発生時刻を知ることができる。
本発明によれば音響発生位置および音響発生位
置でのヒストグラムに関する情報が１つの信号に
含まれているので、この信号をモニタすることに
より回転軸の異常現象発生の位置および発生時刻
および頻度を容易に検出することができる。また
この信号は回転数に同期した信号であるので、シ
ンクロスコープなどに簡単にモニタすることがで
きる。
置でのヒストグラムに関する情報が１つの信号に
含まれているので、この信号をモニタすることに
より回転軸の異常現象発生の位置および発生時刻
および頻度を容易に検出することができる。また
この信号は回転数に同期した信号であるので、シ
ンクロスコープなどに簡単にモニタすることがで
きる。
しかも、本発明によれば音響信号から求まる２
つの情報を１つの信号にまとめたので、ミニコン
のＡ／Ｄコンバータの入力チヤンネルは従来２チ
ヤンネル要していたが、１チヤンネルですむよう
になつたなどその効果は大である。
つの情報を１つの信号にまとめたので、ミニコン
のＡ／Ｄコンバータの入力チヤンネルは従来２チ
ヤンネル要していたが、１チヤンネルですむよう
になつたなどその効果は大である。
第１図は従来の音響信号による回転機械の異常
検出を行うための装置の概略を示す図、第２図は
一次元位置評定法による音響信号の時間差を示す
図、第３図、第４図は音響信号のヒストグラム処
理を説明する図、第５図は本発明の音響信号によ
る回転機械の異常検出を行うための装置の概略を
示す図、第６図は本発明の方法における信号加工
手順の一例を示すフローチヤート、第７図および
第８図は本発明の方法における信号加工法および
それによつて得られる波形を示す図である。 ９，９′……音響センサ、ｘ……音響発生位置、
vAE (1)，vAE (2)……音響信号、Ｐ……回転パルス信
号。
検出を行うための装置の概略を示す図、第２図は
一次元位置評定法による音響信号の時間差を示す
図、第３図、第４図は音響信号のヒストグラム処
理を説明する図、第５図は本発明の音響信号によ
る回転機械の異常検出を行うための装置の概略を
示す図、第６図は本発明の方法における信号加工
手順の一例を示すフローチヤート、第７図および
第８図は本発明の方法における信号加工法および
それによつて得られる波形を示す図である。 ９，９′……音響センサ、ｘ……音響発生位置、
vAE (1)，vAE (2)……音響信号、Ｐ……回転パルス信
号。
Claims (1)
- １ 回転機械に回転パルス発生装置および軸方向
の２ケ所に音響センサを設置し、これら音響セン
サからの音響信号の時間差から軸方向の音響発生
位置を評定する信号と、さらに一方の音響センサ
からの音響信号と回転パルス発生装置からの回転
パルス信号とにより音響ヒストグラムを作成し、
この音響ヒストグラムに音響伝播時間遅れの時間
補正を施すことにより実時間の音響ヒストグラム
信号に加工し、この音響ヒストグラム信号から雑
音レベルの信号を取り除き、前記音響発生位置を
評定する信号と雑音レベルの信号が取り除かれた
音響ヒストグラム信号とを加え合せて１つの信号
を作成し、この信号の直流成分が軸方向の音響発
生位置を評定し、その上に重畳している波形が音
響ヒストグラムを表すようにしたことを特徴とす
る音響信号による回転機械の異常発生検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5557578A JPS54147882A (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Abnormality occurrence detecting method of rotating machine using acoustic signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5557578A JPS54147882A (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Abnormality occurrence detecting method of rotating machine using acoustic signals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54147882A JPS54147882A (en) | 1979-11-19 |
| JPH0145011B2 true JPH0145011B2 (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13002521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5557578A Granted JPS54147882A (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Abnormality occurrence detecting method of rotating machine using acoustic signals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54147882A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018096640A1 (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58150859A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-07 | Hitachi Ltd | 回転体の亀裂診断装置 |
| JPS61196160A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-08-30 | Kawasaki Steel Corp | 圧延ロ−ルのスポ−リング位置検出装置 |
| JP6754722B2 (ja) * | 2016-07-29 | 2020-09-16 | オークマ株式会社 | 情報測定装置 |
| WO2019193682A1 (ja) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | 三菱電機株式会社 | 診断装置、センサデータ収集装置、診断方法、診断プログラム、および、診断システム |
| CN117616261A (zh) * | 2022-03-17 | 2024-02-27 | 三菱重工业株式会社 | 旋转机械的摩擦判定装置、摩擦判定方法及摩擦判定程序 |
-
1978
- 1978-05-12 JP JP5557578A patent/JPS54147882A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018096640A1 (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JPWO2018096640A1 (ja) * | 2016-11-25 | 2019-06-24 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54147882A (en) | 1979-11-19 |
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