JPH03163318A - 回転機の音響診断手法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転機の音響信号を検出した回転機の異常診
断を行う手法に関する。

〔従来の技術〕

従来、（特開昭５９　−　６３５２９号、エレクトロニ
クス昭和５５年１２月号）モータや歯車等の回転機の音
響診断手法は回転機を暗騒音の少ない無普室や防音室に
持込んだり、暗騒音の影響が無視できることを確認して
から，騒音計で音響レベルを測定し、音響レベルの大小
で診断したり、狭帯域周波数分析器で音響を分析して特
定の周波数のレベルの大きさで診断していた。また、騒
音で診断できない時は機械から発生する騒音に対応した
振動を振動ピックアップで検出し、振動レベルの大きさ
，または特定の周波数の振動レベルの大きさで診断して
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の音による音響診断技術は回転機を無響室
とが防音室に持ち込まなければならないため、量産ライ
ンでの全数検査することができなかった． 振動信号で回転機の診断を行う場合は特に定常振動を扱
ったものであり、定常回転に達するまでの過渡時の信号
で異常を判定する必要がある場合には判定時間が短いと
いう問題が発生したり、振動ピックアップを複数個付け
なければ回転機全体の異常診断ができない等の問題があ
った。

本発明の目的は回転機の音不良を音響信号を使って、暗
騒音の大きな現場で診断できる手蹟を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために（ｉ）回転機を駆動する電源
の周波数を商用電源と異なった周波数を使い，音響診断
する。（例：商用電源（５０７６０Ｈｚ）の約半分の２
４Ｈｚ電源を使う）　　（ｉｉ）回転機を駆動する電源
は断続的に印加する。（市）音響レベルの測定するタイ
ミングは回転機へ印加する電源から得られる同期信号（
例：ゼロクロス信号）と同期して測定する。（　ｉｖ　
）音￥！Ｉ検出器は２つのマイクロホンを使用する。等
のことを行うことにより達或される。

〔作用〕

（ｉ）回転機を駆動する電源周波数を商用電源より低く
することにより、回転機の加速途中の回転数を実現す維
持することができる為に異常音響診断の感度アップが図
れる。

（ｎ）回転機を駆動する電源は断続的に印加し、電源印
加時に回転機の音響レベルの測定を行い、電源切断時に
暗騒音の測定を行い、それぞれの値の差を取って、診断
レベルとすることにより暗騒音の補正を行う。（ｉｎ）
音響レベルの測定するタイミングは回転機へ印加する電
源から得られる同期信号と同期して離散的に測定するこ
とにより，Ｓ　／　Ｎ比（ここで、Ｓは音響信号、Ｎは
暗騒音信号である）を向上することができる。（　ｉｖ
　）音響検出器は２つのマイクロホンを使用することに
より、一方のマイクロホンの信号を反転し，もう一方の
マイクロホン信号と加算することにより，暗騒音或分を
キャンセルすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第ｌ
図は本発明のブロック図を表したものであり、１は被測
定対象物である回転機、２は回転機１を駆動する周波数
可変可能な電源、３は回転機■への電源をＯＮ／ＯＦＦ
するスイッチ回路、４は回転機１から発生する音響を検
出する音響検出器，５は音響検出器４からの出力信号の
特定の周波数戊分を分析するフィルタ、６はフィルタ５
で取り出した信号を直流レベルに変換する２乗検波平均
回路、７は２乗検波平均回路６の出力をデジタルに変換
するＡ／Ｄ変換器、８はスイッチ回路３、Ａ／Ｄ変換器
７を制御し、音響データを測定したり，測定した結果よ
り異常の有無を診断するためのマイコンである。また、
９は回転機上へ供給される電源の電圧がゼロになるとき
に信号発生するゼロクロス検知回路である。

電源２は周波数を例えば商用電源の約半分の２４Ｈｚ、
ＩＯＯＶに設定しておき、スイッチ回路３を通して回転
機１に供給される。５０Ｈｚ，１００Ｖ仕様で設計され
た回転機に２　４．　Ｈ　ｚ　，１００Ｖを印加するの
で、大電流が流れ，回転機内の磁束は飽和するので回転
機↓の回転子や固定子は強い加振方で加振され、回転子
や固定子の固有振動数で大きな振動や音響を発生する。

その音響を音響検出器４で検出し，電気信号に変換する
，その電気信号は回転子や固定子の固有振動数の周波数
に予め設定されたフィルタ５を通過し、特徴的な音響戊
分のみを抽出する。フィルタ５を通過した音響信号は２
乗検波平均回路６により直流レベルに変換され．Ａ／Ｄ
変換器７でデジタルに変換されマイコン８に音響データ
として取り込まれる。

第２図にそのタイムチャートを示す。回転機１に印加す
る電源は第２図に示すように断続的に印加し、電圧を印
加している区間に音響測定を行い、電圧を切っている区
間に暗騒音を測定するようになっている。回転機↓の音
響は２４Ｈｚ，１００Ｖという定常よりも低い周波数で
騒動されるために大電流が流れ回転機内の磁束が飽和す
るため、磁束の変化時に強く加振されるのでちょうどゼ
ロクロス信号に同期して異常音が発生する。その異常音
の戊分を抽出し、ゼロクロス信号のタイミングでＡ／Ｄ
変換すると音響の異音成分を効率良く測定できる。また
、電源を断続的に印加し、電圧を切っている区間に暗騒
音を測定し，音響信号のデータより暗騒音或分データを
差し引く処理を行うので暗騒音の補正が可能である２４
Ｈｚ駆動の場合は音響測定区間及び暗騒音測定区間の時
間は約８３ｍｓである。

スイッチ回路は第４図に示す交流スイッチング素子を使
えば容易に電源を断続することができる。

また、ゼロクロス信号は第５図に示すような回路で実現
できる。

さらに、音響検出器４を第３図に示すように、２つのマ
イクロホンと演算素子を組合せた方式にすると暗騒音の
影響を少なくすることができる。

以下，その原理について説明する。

マイクロホンＡとマイクロホンＢを距離Ｄだけずらしセ
ットする。この距離Ｄは目的の周波数の波長の１／２に
なるように設定する。

前方から来た目的の音はマイクロホンＡにより電気信号
に変換され，波形（ｉ）の実線のようになる。また、マ
イクロホンＢにより電気信号に変換され、波形（ｉ）の
点線のようになる。このポイントではマイクロホンが半
波長ずれているので、逆位相になっている。ところが、
マイクロホンＢの出力は反転回路１２を通るのでＣ点，
Ｄ点では同位相となり、加算器で加えられ波形（Ｖ）の
ように強調される。

マイクロホンの周りから来る暗騒音はマイクロホンＡで
は波形（ｉｉ）の実線のように・出力され，マイクロホ
ンＢでは同波形の点線のように出力される。暗騒音はＡ
点，Ｂ点では同位相出あるが、マイクロホンＢの出力は
反転されるのでＣ点，Ｄ点では逆位相となり，加算器で
加えられ波形（■）のようにｆ　／　２　＝　３　４　
０　／　２　０　０　０　／　２　＝　８　５　ｏｗｎ
．マイクロホンＡとマイクロホンＢの距ｆｉＤは診断す
る音響の周波数が６００Ｈｚから２０００Ｈｚとする。

実験の結果では、６００Ｈｚから２０００Ｈｚで約１０
ｄＢのキャンセル効果が得られた。

本実施例によれば、比較的暗騒音の大きな量産ライン上
でも回転機の音響診断を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回転機の電源を商用電原とは異なる周
波数の電源を使い電磁加振力を大きくしているので音響
診断の感度アップが図れる．また、電源を断続的に印加
し、回転機の音響測定と暗騒音測定を行い、暗騒音を補
正しているので．Ｓ／Ｎ比が向上できる。また．音響レ
ベル測定は回転機へ印加する電源から得られるゼロクロ
ス信号でタイミングを取って離散的に行っているので音
響測定を効率良く行える。更に，２つのマイクロホンを
使い、暗騒音をキャンセルするような波形演算を行って
いるので、暗騒音の大きな場所でも、回転機の音響診断
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
音響測定のタイムチャート図，第３図は２つのマイクロ
ホンによる暗騒音キャンセルの原理図、第４図は交流ス
イッチング素子を使ったスイッチ回路図、第５図はゼロ
クロス検知回路図を示す。 ｌ・・・回転機、２・・・電源、３・・・スイッチ回路
、４・・・音響検出器、５・・・フィルタ、６・・・２
乗検波平均回路、７・・・Ａ／Ｄ変換器、８・・・マイ
コン、９・・ゼクロス検知回路、１０．１１・・・マイ
クロホン，１２・・・反転回路、工３・・・加算器，１
４・・交流スツチング素子、１５・・・フォトカプラ，
１６・・・トンジスタ、１７・・・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定機械である回転機器、該回転機に電源を供給
   する周波数可変可能な電源装置、該電源をＯＮ−ＯＦＦ
   するスイッチ回路、前記回転機から発生する音響を検出
   する音響検出器、該音響検出器の信号をある特定の周波
   数で分析するフィルタ、該フィルタの出力信号を直流に
   変換するための２乗検波平均化回路、該２乗検波平均化
   回路で平均化された信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変
   換器、前記スイッチ回路、Ａ／Ｄ変換器を制御するマイ
   クロコンピュータよりなる回転機の音響診断装置におい
   て、回転機の駆動電源周波数を回転機の音響診断が最も
   感度良くできる周波数電源を印加して行うことを特徴と
   した回転機の音響診断手法。 ２、特許請求の範囲第１項において、回転機の駆動方法
   は、電源を断続的に印加して、音響を測定することを特
   徴とした回転機の音響診断手法。 ３、特許請求の範囲第１項において、音響のレベルを測
   定するタイミングは、回転機に印加する電源から得られ
   る同期信号でもつて測定することを特徴とする回転機の
   音響診断手法。 ４、特許請求の範囲第１項において、音響検出器は２つ
   のマイクロホンからなり、そのマイクロホンは前後にあ
   る距離だけ離れており、前記マイクロホンの片方の信号
   は信号反転回路を通り、もう一方のマイクロホンの信号
   と加算器により加算され、該加算器の出力をある特定の
   周波数で分析するフィルタを通して診断することを特徴
   とする回転機の音響診断手法。