JPH08297049A - Frequency analyzer for rotating machine - Google Patents
Frequency analyzer for rotating machineInfo
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- JPH08297049A JPH08297049A JP10184895A JP10184895A JPH08297049A JP H08297049 A JPH08297049 A JP H08297049A JP 10184895 A JP10184895 A JP 10184895A JP 10184895 A JP10184895 A JP 10184895A JP H08297049 A JPH08297049 A JP H08297049A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回転機器の周波数解析
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency analysis device for rotating equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジン等の回転機器の性能を評価する
手段として、回転機器の振動や音などを振動センサーで
検出し、この振動センサーで検出された周波数信号をＦ
ＥＴ（高速フーリエ変換）技術により解析することで行
うことが知られている。しかしながら、このような従来
の回転機器の周波数解析装置には、以下に説明する技術
的な課題が指摘されていた。2. Description of the Related Art As a means for evaluating the performance of rotating equipment such as an engine, a vibration sensor detects vibrations and sounds of the rotating equipment, and the frequency signal detected by this vibration sensor is F
It is known that the analysis is performed by the ET (Fast Fourier Transform) technique. However, the technical problems described below have been pointed out in such a conventional frequency analysis device for a rotating device.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述したよ
うな従来の周波数解析装置に採用されてたＦＥＴ技術で
は、通常、外部同期サンプリング方式が広く採用されて
いるが、このような外部同期サンプリング方式では、サ
ンプリングクロックの合成手段や、回転数に同期してカ
ットオフ周波数が変化するアリアス防止フィルターを必
要とし、構成が複雑になるだけでなく、装置価格が高く
なるという技術的課題があった。That is, in the FET technology adopted in the conventional frequency analysis device as described above, the external synchronous sampling system is usually widely adopted. However, there is a technical problem that not only the structure becomes complicated, but also the device price becomes high, because a sampling clock synthesizing means and an anti-alias filter whose cutoff frequency changes in synchronization with the number of revolutions are required.
【０００４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、構
成が簡単で安価な回転機器の周波数解析装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a frequency analysis device for a rotating machine which is simple in structure and inexpensive.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転機器の振動や音等の周波数信号を測
定する振動センサーと、この振動センサーの出力信号を
固定のサンプリングクロックに基づいてサンプリングす
るサンプリング手段と、前記回転機器の回転数を計数す
る回転センサーと、この回転センサーの出力信号に同期
して、中心周波数数が変化するデジタルトラッキングバ
ンドパスフィルターと、前記サンプリング手段の出力信
号と前記デジタルトラッキングバンドパスフィルターの
出力信号とに基づいて周波数解析を行う解析手段とを有
することを特徴とする。前記デジタルトラッキングバン
ドパスフィルターは、ヘテロダイン方式により作動させ
ることができる。また、前記デジタルトラッキングバン
ドパスフィルターと前記サンプリング手段との出力情報
を格納する大容量記憶手段を設けることかできる。In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration sensor for measuring frequency signals such as vibration and sound of rotating equipment, and an output signal of the vibration sensor as a fixed sampling clock. Sampling means for sampling based on, a rotation sensor that counts the number of rotations of the rotating device, a digital tracking bandpass filter whose center frequency number changes in synchronization with the output signal of the rotation sensor, and the output of the sampling means It is characterized by having an analyzing means for performing frequency analysis based on a signal and an output signal of the digital tracking bandpass filter. The digital tracking bandpass filter can be operated by a heterodyne method. Further, it is possible to provide a mass storage means for storing output information of the digital tracking bandpass filter and the sampling means.
【０００６】[0006]
【作用】上記構成の回転機器の周波数解析装置によれ
ば、振動センサーの出力信号を固定のサンプリングクロ
ックに基づいてサンプリングするサンプリング手段を有
しているので、外部同期サンプリング方式のようなサン
プリングクロックの合成手段や、回転数に同期してカッ
トオフ周波数が変化するアリアス防止フィルターが不要
になる。また、サンプリング周波数が一定であるため、
音圧レベル／振動レベル（オーバオールトラッキン
グ）、オクターブ解析、ラウドネス解析などの一定サン
プリング周波数でないと困難な物理量の測定が、一度の
データ収集で可能になる。さらに、回転数情報と共に時
系列データをスループットディスク（または大容量メモ
リ）に記録しておけば、３Ｄマップ，キャンベル線図な
ど種々の後処理を容易に行うことができるとともに、音
として再生することも可能になる。また、定幅および定
比特性を持ったデジタルフィルタを採用すると、定幅お
よび定比分析が同時に行える。一方、デジタルトラッキ
ングバンドパスフィルターにヘテロダイン方式を採用す
ると、次数成分の振幅と位相を当時に求めることがで
き、定相トラッキングも可能になる。また、解析手段で
は、必要な次数成分のみを計算すればよいので、装置の
簡便化が図れる。デジタルトラッキングバンドパスフィ
ルターの中心周波数は、回転センサーの出力信号に同期
して変化するが、この中心周波数は、任意に与えること
ができるので、次数の定義は、必ずしも一系統の回転軸
の回転数の倍数である必要はなく、複数の回転軸の回転
数から任意に計算して求めることができる。これによ
り、無段変速トランスミッション系などのように複数の
回転軸が非同期で動いている回転機械（マルチタコ）に
も拡張して適用することができる。さらに、測定すべき
次数成分の次数の定義を次数毎に独立して設定すること
もでき、また、中心周波数が固定のトラッキング解析
（周波数トラッキング）も同時に実現できる。According to the frequency analyzing apparatus for a rotating device having the above-mentioned structure, since the output signal of the vibration sensor is sampled on the basis of a fixed sampling clock, a sampling clock such as an external synchronous sampling system is used. The synthesizing means and the anti-alias filter whose cutoff frequency changes in synchronization with the number of revolutions are unnecessary. Also, since the sampling frequency is constant,
Sound data level / vibration level (overall tracking), octave analysis, loudness analysis, and other physical quantities that are difficult to achieve without a fixed sampling frequency can be measured with a single data collection. Furthermore, if time-series data is recorded on a throughput disk (or a large-capacity memory) together with rotation speed information, various post-processing such as 3D map and Campbell diagram can be easily performed and reproduced as sound. Will also be possible. Further, if a digital filter having a constant width and a constant ratio characteristic is adopted, a constant width and a constant ratio analysis can be performed at the same time. On the other hand, if the heterodyne method is adopted for the digital tracking bandpass filter, the amplitude and phase of the order component can be obtained at that time, and constant phase tracking becomes possible. In addition, the analyzing means only needs to calculate the necessary order components, so that the apparatus can be simplified. The center frequency of the digital tracking bandpass filter changes in synchronization with the output signal of the rotation sensor, but this center frequency can be given arbitrarily, so the definition of the order is not necessarily the rotation speed of the rotation axis of one system. It does not need to be a multiple of, and can be obtained by arbitrarily calculating from the number of rotations of a plurality of rotating shafts. As a result, the invention can be extended and applied to a rotary machine (multi-tacho) in which a plurality of rotary shafts are asynchronously moving, such as a continuously variable transmission system. Furthermore, the definition of the order of the order component to be measured can be set independently for each order, and tracking analysis (frequency tracking) with a fixed center frequency can be realized at the same time.
【０００７】[0007]
【実施例】以下に本発明の好適な実施例にについて添付
図面を参照にして詳細に説明する。図１および図２は、
本発明にかかる回転機器の周波数解析装置の一実施例を
示している。図１は、同周波数解析装置の全体構成を示
すブロック図であり、測定対象回転機器の振動や音等の
周波数信号を測定する振動センサー（図示省略）から送
出される周波数信号ａと、同回転機器の回転数を計数す
る回転センサー（図示省略）から送出されるタコパルス
ｂとに基づいて、周波数解析手段１０により解析が行わ
れる。Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show
1 shows an embodiment of a frequency analysis device for rotating equipment according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the same frequency analysis device, which includes a frequency signal a sent from a vibration sensor (not shown) that measures a frequency signal such as a vibration or sound of a rotating device to be measured, and the same rotation. Based on the tacho pulse b sent from a rotation sensor (not shown) that counts the number of rotations of the device, the frequency analysis means 10 performs analysis.
【０００８】解析装置は、周波数信号ａを増幅する入力
アンプ１２と、入力アンプ１２野出力側に接続されたア
リアス防止フィルタ１４と、アリアス防止フィルタ１４
の出力側に接続されたサンプリング手段（具体的には、
固定サンプリング周波数で作動するＡ／Ｄ変換器）１６
と、複数の連動スイッチ切点を有する切換スイッチ１８
の一方の接点を介してＡ／Ｄ変換器１６の出力側に接続
されたデジタルフィルタ群で構成されたサンプリング手
段２０とを有している。The analyzer comprises an input amplifier 12 for amplifying the frequency signal a, an anti-alias filter 14 connected to the output side of the input amplifier 12, and an anti-alias filter 14.
Sampling means connected to the output side of (specifically,
A / D converter operating at fixed sampling frequency) 16
And a changeover switch 18 having a plurality of interlocking switch cut points
Sampling means 20 composed of a digital filter group connected to the output side of the A / D converter 16 via one of the contacts.
【０００９】また、解析装置は、タコパルスｂの波形を
整形する波形整形器２２と、この波形整形器２２の出力
側に接続され、タコパルスｂを計数するカウンタ２４
と、切換スイッチ１８を介して接続されたデジタルトラ
ッキングバンドパスフィルター２６とを有している。こ
の実施例では、切換スイッチ１８の他方の接点側間にＴ
Ｐデイスク２８が接続されている。このＴＰデイスク２
８は、Ａ／Ｄ変換器１６とカウンタ２４との出力される
デジタル情報を格納するものであって、大容量メモリと
代替することができる。Further, the analyzer is a waveform shaper 22 that shapes the waveform of the tacho pulse b, and a counter 24 that is connected to the output side of the waveform shaper 22 and that counts the tacho pulse b.
And a digital tracking bandpass filter 26 connected via the changeover switch 18. In this embodiment, T is provided between the other contact side of the changeover switch 18.
The P disk 28 is connected. This TP disk 2
Reference numeral 8 stores digital information output from the A / D converter 16 and the counter 24, and can be replaced with a large capacity memory.
【００１０】デジタルトラッキングバンドパスフィルタ
ー２６は、カウンタ２４の出力信号（ｒｐｍ）に同期し
て、中心周波数数ｆ1 〜ｆn が変化する。この中心周波
数ｆ 1 〜ｆn は、任意に与えることができる。また、こ
の実施例では、デジタルトラッキングバンドパスフィル
ター２６にヘテロダイン方式が採用されている。図２に
このデジタルトラッキングバンドパスフィルター２６の
詳細を示しており、この実施例のデジタルトラッキング
バンドパスフィルター２６は、ｅｘｐ（−ｊ２πｆ
Ｔi ）の周波数で変調される変調器とローパスフィルタ
とを直列接続した回路と等価になっている。Digital tracking bandpass filter
-26 synchronizes with the output signal (rpm) of the counter 24.
And the center frequency number f1~ FnChanges. This center frequency
Number f 1~ FnCan be given arbitrarily. Also, this
In the example, the digital tracking bandpass filter
The heterodyne system is adopted for the target 26. In Figure 2
Of the digital tracking bandpass filter 26
Shows details and digital tracking for this example
The bandpass filter 26 uses the exp (-j2πf
Ti) Modulator and low-pass filter
It is equivalent to a circuit in which and are connected in series.
【００１１】解析手段１０には、デジタルトラッキング
バンドパスフィルター２６の出力信号とが入力され、こ
こでフーリエ解析などの各種の演算処理が施される。さ
て、以上のように構成された回転機器の周波数解析装置
によれば、基本的には、ＦＥＴ技術が実用化される前に
使用されていたアナログトラッキング方式と類似してい
るが、このようなアナログ方式に対して、高精度，安定
性，小型化，低コスト化，後処理の容易性などの点で大
幅に改善されているが、これ以外にも以下の点で優れて
いる。The output signal of the digital tracking bandpass filter 26 is input to the analysis means 10, and various calculation processes such as Fourier analysis are performed here. By the way, according to the frequency analysis device for a rotating device configured as described above, it is basically similar to the analog tracking method used before the FET technology is put into practical use. Compared to the analog method, it is greatly improved in terms of high accuracy, stability, miniaturization, cost reduction, and ease of post-processing, but in addition to this, it is also excellent in the following points.
【００１２】すなわち、上記構成の回転機器の周波数解
析装置によれば、振動センサーの出力信号を固定のサン
プリングクロックに基づいてサンプリングするサンプリ
ング手段１６を有しているので、外部同期サンプリング
方式のようなサンプリングクロックの合成手段や、回転
数に同期してカットオフ周波数が変化するアリアス防止
フィルターが不要になる。That is, according to the frequency analysis device for a rotating machine having the above-mentioned configuration, since the sampling device 16 for sampling the output signal of the vibration sensor on the basis of the fixed sampling clock is provided, it is possible to adopt the external synchronous sampling method. A sampling clock synthesizing means and an anti-alias filter whose cutoff frequency changes in synchronization with the number of revolutions are unnecessary.
【００１３】また、サンプリング周波数が一定であるた
め、音圧レベル／振動レベル（オーバオールトラッキン
グ）、オクターブ解析、ラウドネス解析などの一定サン
プリング周波数でないと困難な物理量の測定が、一度の
データ収集で可能になる。さらに、回転数情報と共に時
系列データをスループットディスク２８（または大容量
メモリ）に記録しておけば、３Ｄマップ，キャンベル線
図など種々の後処理を容易に行うことができるととも
に、音として再生することも可能になる。Further, since the sampling frequency is constant, it is possible to measure the physical quantity, which is difficult unless the sampling frequency is constant, such as sound pressure level / vibration level (overall tracking), octave analysis, and loudness analysis, by collecting data once. become. Further, by recording the time series data together with the rotation speed information in the throughput disk 28 (or the large-capacity memory), various post-processing such as 3D map and Campbell diagram can be easily performed and reproduced as sound. It also becomes possible.
【００１４】また、定幅および定比特性を持ったデジタ
ルフィルタを採用すると、定幅および定比分析が同時に
行える。一方、デジタルトラッキングバンドパスフィル
ター２６にヘテロダイン方式を採用すると、次数成分の
振幅と位相を当時に求めることができ、定相トラッキン
グも可能になる。また、解析手段１０では、必要な次数
成分のみを計算すればよいので、装置の簡便化が図れ
る。Further, when a digital filter having a constant width and a constant ratio characteristic is adopted, a constant width and a constant ratio analysis can be performed at the same time. On the other hand, when the heterodyne method is adopted for the digital tracking bandpass filter 26, the amplitude and phase of the order component can be obtained at that time, and constant phase tracking is also possible. Further, since the analyzing means 10 only needs to calculate the necessary order components, the device can be simplified.
【００１５】デジタルトラッキングバンドパスフィルタ
ー２６の中心周波数ｆ1 〜ｆn は、回転センサーの出力
信号に同期して変化するが、この中心周波数ｆ1 〜ｆn
は、任意に与えることができるので、次数の定義は、必
ずしも一系統の回転軸の回転数の倍数である必要はな
く、複数の回転軸の回転数から任意に計算して求めるこ
とができる。これにより、無段変速トランスミッション
系などのように複数の回転軸が非同期で動いている回転
機械（マルチタコ）にも拡張して適用することができ
る。さらに、測定すべき次数成分の次数の定義を次数毎
に独立して設定することもでき、また、中心周波数が固
定のトラッキング解析（周波数トラッキング）も同時に
実現できる。The center frequencies f 1 to f n of the digital tracking bandpass filter 26 change in synchronization with the output signal of the rotation sensor, but the center frequencies f 1 to f n.
Can be given arbitrarily, so the definition of the order does not necessarily have to be a multiple of the number of rotations of the rotating shaft of one system, and can be obtained by arbitrarily calculating from the number of rotations of a plurality of rotating shafts. As a result, the invention can be extended and applied to a rotary machine (multi-tacho) in which a plurality of rotary shafts are asynchronously moving, such as a continuously variable transmission system. Furthermore, the definition of the order of the order component to be measured can be set independently for each order, and tracking analysis (frequency tracking) with a fixed center frequency can be realized at the same time.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる回転機器の周波数解析装置によれば、構
成が簡単になり、装置の低コスト化が実現される。As described above in detail in the embodiments,
According to the frequency analysis device for a rotating device of the present invention, the configuration is simplified and the cost of the device is reduced.
【図１】本発明にかかる回転機器の周波数解析装置の全
体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a frequency analysis device for a rotating device according to the present invention.
【図２】図１に示したデジタルトラッキングバンドパス
フィルターの等価回路を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an equivalent circuit of the digital tracking bandpass filter shown in FIG.
１０ 解析手段 １２ 入力アンプ １４ アリアス防止フィルタ １６ Ａ／Ｄ変換器（サンプリング手段） １８ 切換スイッチ ２０ トラッキング手段 ２２ 波形整形器 ２４ カウンタ ２６ デジタルトラッキングバンドパスフィルター ａ 周波数信号 ｂ タコパルス 10 analysis means 12 input amplifier 14 antialiasing filter 16 A / D converter (sampling means) 18 changeover switch 20 tracking means 22 waveform shaper 24 counter 26 digital tracking bandpass filter a frequency signal b tacho pulse
Claims (3)
定する振動センサーと、 この振動センサーの出力信号を固定のサンプリングクロ
ックに基づいてサンプリングするサンプリング手段と、 前記回転機器の回転数を計数する回転センサーと、 この回転センサーの出力信号に同期して、中心周波数数
が変化するデジタルトラッキングバンドパスフィルター
と、 前記サンプリング手段の出力信号と前記デジタルトラッ
キングバンドパスフィルターの出力信号とに基づいて周
波数解析を行う解析手段とを有することを特徴とする回
転機器の周波数解析装置。1. A vibration sensor for measuring frequency signals such as vibrations and sounds of rotating equipment, sampling means for sampling an output signal of the vibration sensor based on a fixed sampling clock, and counting the number of rotations of the rotating equipment. A rotation sensor, a digital tracking bandpass filter whose center frequency changes in synchronization with the output signal of the rotation sensor, and a frequency based on the output signal of the sampling means and the output signal of the digital tracking bandpass filter. A frequency analysis device for a rotating machine, comprising: an analysis means for performing analysis.
ィルターは、ヘテロダイン方式により作動することを特
徴とする請求項１記載の回転機器の周波数解析装置。2. The frequency analysis device for a rotating machine according to claim 1, wherein the digital tracking bandpass filter operates by a heterodyne method.
ィルターと前記サンプリング手段との出力情報を格納す
る大容量記憶手段を有することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の回転機器の周波数解析装置。3. The frequency analysis device for rotating equipment according to claim 1, further comprising a mass storage means for storing output information of the digital tracking bandpass filter and the sampling means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10184895A JPH08297049A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Frequency analyzer for rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10184895A JPH08297049A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Frequency analyzer for rotating machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297049A true JPH08297049A (en) | 1996-11-12 |
Family
ID=14311476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10184895A Withdrawn JPH08297049A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Frequency analyzer for rotating machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297049A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011149869A3 (en) * | 2010-05-25 | 2012-09-27 | Siemens Energy, Inc. | Machine vibration monitoring |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP10184895A patent/JPH08297049A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011149869A3 (en) * | 2010-05-25 | 2012-09-27 | Siemens Energy, Inc. | Machine vibration monitoring |
| US9176003B2 (en) | 2010-05-25 | 2015-11-03 | Siemens Energy, Inc. | Machine vibration monitoring |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |