JPS63261117A - 機械音監視装置 - 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、機械音監視装置に関し、更に詳細には、被監
視装置の状態の良否を該被監視装置から発生する機械音
によって行う機械音監視装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば往復動圧縮機、送風機、或いはポンプ等の
各種機械の運転中の点検・監視は、専ら人が聴診棒を機
械と自分の耳にあて、聴診棒を伝　　　　。

わってくる機械音により良否を判断するいわゆる聴診法
により行われていた。しかし、このような聴診法は人の
聴覚に依存しているために熟練を要しかつ個人差が大き
いという欠点があった。

そこで聴覚によらない方法として、例えば被監視部から
発生する音波を音波検出器で検出し、得られた音波信号
が、記憶部にあらかじめ記憶されている正常状態時の被
監視部に係る音波信号の領域を逸脱した場合に、異常音
発生位置を算出し、この位置を表示部に写し出された被
監視部の画像上に表示する監視装置（特開昭５８−１６
３８８３号公報）或いは、歯車噛み合い時の発生騒音を
マイクロホンで収集し、収集した騒音をバンドパスフィ
ルターを介して抽出し、特定の監視対象周波数のみをパ
ルス波形に変換して記録または計数する歯車の異常音検
出装置（特開昭５９−１７８３５７号公報）が提案され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前者の監視装置では、音の比較を音波によっ
て行っているために、現在、人が聞き分けているような
、大きな背景雑音の中の微かで、しかも微妙な音の違い
を識別する方法として適当ではない。

また、後者の検出装置では、歯車の異常監視には極めて
よい効果が期待できるが、歯車以外には適用が難しい。

それは、この方法が、そもそも歯車の損傷とそれに伴う
異音の関係を対応づけることを目的としていることによ
る。

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、各種の
機械に対して大きな背景雑音の中の黴かで且つ微妙な音
の違いを識別する機械音監視装置を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） 本発明の機械音監視装置は、被監視装置から発生する機
械音を入力する集音部と、入力された機械音から雑音を
除去するフィルターと、フィルターの出力を周波数と音
圧の時系列変化（イメージ）に変換する変換部と、変換
部の出力を記憶するメモ’Ｊ−（Ａ）と、被監視装置か
ら発生ずる正常機械音の周波数と背圧の時系列変化（イ
メージ）を記憶するメモリー（Ｂ）と、メモリー（Ａ）
とメモリー（Ｂ）に記憶されているイメージを比較演算
し、その差のイメージから被監視装置の状態の良否を判
別する判別装置とを含んで構成される。

（作　　用） 本発明の機械音監視装置によると、被監視装置が正常な
状態の時に発生する機械音を周波数と音圧の時系列変化
（イメ−ジ）の信号としてメモリー（Ｂ）に予め記憶さ
せる。他方、被監視装置から発生する機械音が集音部で
電気４３号に変換され、この信号は、フィルターを介し
て雑音が除去され、変換部に入力される。この変換部で
音の周波数と音圧の時系列変化即ちイメ−ジが作られて
メモリー（Ａ）に記憶される。そして、このメモリー（
Ａ）に入力されたイメージの信号は次いで判別装置へ取
り出され、メモＩＪ−（Ｂ）へ入力されている正常時の
イメージの信号と比較演算され、演算値が所定値を越え
た場合（こ被監視装置を異常と識別し警報又は表示が行
われる。

（実　施　例） 以下、本発明の機械音監視装置を添付図面に示された好
適な実施例を参照して更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る機械音監視装置の構成
を示すブロック図である。また、第２図は正常状態の機
械音の一例の周波数と音圧の時系列変化、第３図は異常
状態の機械音の一例の周波数と背圧の時系列変化、およ
び第４図は第２図と第３図との差をそれぞれ示す模式図
である。

図中１は集音部、２はフィルター、３は変換部、４およ
び５はメモリー（Ａ）およびメモリー（Ｂ）、６ば判別
装置、７１′Ｊ：周波数と音圧の時系列変化（イメージ
）である。

集音部１は、被監視装置からの機械音を入力するための
もので、例えば、集音マイクロホン、振動ピックアップ
など音を電気信号に変換する形式のものが用いられる。

フィルター２は、集音部１がら入力された機械音から雑
音を除くためのもので、例えば、バンドパスフィルター
などが用いられる。周期性のある音の中から雑音を取り
除く方法としては、その周期による平均を行う方法があ
る。

変換部３ば、フィルター２の出力信号から音の周波数と
、音圧の時系列変化、即ちイメージを作るためのもので
、Ａ／Ｄ変換部、高速ツー　リエ演算部から構成される
装 メモリー４及び５は、被監視装置の監視中及び正常のそ
れぞれの機械音のイメージを、周波数、音圧及び時間の
三次元で記憶させるためのもので、例えば、フロッピィ
ディスク、磁気ディスクなどが用いられる。

判別装置６は、メモリー４及び５によって記憶されてい
るそれぞれのイメージを比較、演算し、その差が所定の
値もしくは所定のパターンから外れた場合を異常と判別
するためのもので、例えば、ディジタル演算盤、コンパ
レーターなどが用いられる。

次に、乙のように構成された前述の実施例における動作
を説明する。この機械音監視装置が適用される被監視装
置としては、例えば、往復式圧縮機の吸入、吐出弁、或
いは各種機械の軸受、歯車などが挙げられる。

監視装置の使用に際しては、先ず、被監視装置が正常な
状態の時に発生する機械音の周波数と音圧の時系列変化
、即ち、第２図にその一例を示すイメージを周波数、音
圧及び時間の三次元の信号としてメモリー５に記憶させ
る。第２図は縦軸に周波数（キ四ヘルツ）、横軸に時間
（秒）をとり、機械音の各周波数毎の音圧を時間の経過
とともにプロットした模式図であり、図中濃淡は背圧の
大小を表わす。イメージの記憶は、通常、予め作成、保
存しているイメージの信号をメモリー５へ直接入力する
方法によって行われるが、監視装置を特定の被監視装置
に固定して使用する場合は、使用開始へ時に変換部から
得られる信号をメモリー５へ入力することもできる。

次に、被監視装置から発生する機械音が集音部１から入
力される。入力された信号は、フィルター２で雑音が取
り除かれた後に、変換部３に入力され、Ａ／Ｄ変換部で
ディジタル信号に変換され、高速フーリエ変換部で適当
な時間間隔で周波数分析が行われ、これを逐次メモリー
４へ入力することにより、音の周波数と背圧の時系列変
化、即ち、第３図に示すイメージが作られる。第３図も
第２−図と同様に縦軸に周波数、横軸に時間をとり、機
械音の各周波数毎の音圧を時間の経過とともにプアー ロットした模式図である。メモリー４に入力されたイメ
ージの信号は、次いで判別装置６へ取り出され、メモリ
ー５へ入力されている正常時のイメージ信号と比較演算
される。演算値、即ち、両信号の差は、例えば、第４図
に示すようなイメージとなるので、この値が所定値を越
えた場合を被監視装置が異常とし、警報及び（または）
表示が行われる。

異常の判定には、イメージ以外の情報、例えば、装置の
温度、圧力、負荷状態なども組合せて判断させる人工知
能要素を含むこともできる。

イメージの演算方法としては、例えば、第２図及び第３
図に示すイメージ７上に適当な間隔のＸ。

Ｙの座標を設定し、両者の同一座標における色の濃さの
等級の差を求める方法がある。

なお、被監視個所が複数ある場合は、集音部を複数個設
け、フィルター２以降の操作を時分割で行うこともでき
る。

（発明の効果） ９上説明したように、本発明の機械音監視装置によれば
、第一に、イメージを利用することにより機械から発生
する音の特徴を的確に捕えることができるようにしたこ
と、第二に、微妙な音の違いの聞き分けを、自動的に行
えるようにしたこと、第三に、機械音監視装置として実
用的なものとしたことなどにより、従来、機械から発生
する音を聞くことにより故障が予知できるといわれてい
たが、実際には、高度の熟練を必要とするうえに、個人
差が大きく、シかも比較の方法がないという難しい問題
を、−挙に解決できる。

また、本発明の機械音監視装置は、最初は、正常時のイ
メージを基準として、これと運転中のイメージを比較す
るだけであるが、そのうち異常（または故障）が起こっ
た時に１、そのイメージを収録、蓄積して行けば、次に
同じ異常（または故障）が起こった時に、的確に、どん
な故障かを知らせるようにすることも可能である。この
ような機能は、機械の異常により、それが破局的な事故
に突入するかどうかの分かれ目において、−刻を争う判
断の助けになることは確かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る機械音監視装置の構成
を示すブロック図、第２図は正常状態の機械音の一例の
周波数と音圧の時系列を示す模式図、第３図は異常状態
の機械音の一例の周波数と音圧の時系列変化を示す模式
図、第４図は第２図と第３図との差を示す模式図である
。 １・・・集音部、２・・・フィルター、３・・・変換部
、４・・・メモリー（Ａ）、ｓ・・・メモリー（Ｂ）、
６・・判別装置、７・・・周波数と音圧の時系列変化（
イメージ）。 特許出願人　九州計測器株式会社 第１図 ｑ）も門（ＳＥＣ） 第４図 稽藺（ＳＥＣ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被監視装置から発生する機械音を入力する集音部
   と、入力された機械音から雑音を除去するフィルターと
   、該フィルターの出力を周波数と音圧の時系列変化（イ
   メージ）に変換する変換部と、該変換部の出力を記憶す
   るメモリー（Ａ）と、前記被監視装置から発生する正常
   機械音の周波数と音圧の時系列変化（イメージ）を記憶
   するメモリー（Ｂ）と、前記メモリー（Ａ）と前記メモ
   リー（Ｂ）に記憶されているイメージを比較演算し、そ
   の差のイメージから前記被監視装置の状態の良否を判別
   する判別装置とを含んでなる機械音監視装置。
2. （２）前記変換部がＡ／Ｄ変換部および高速フーリエ演
   算部から構成され、前記集音部から前記フィルターを通
   して入力された信号を前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル信
   号に変換し、前記高速フーリエ演算部で適当な時間間隔
   で周波数分析を行い、音の周波数と音圧の時系列変化（
   イメージ）を作って前記メモリー（Ａ）に記憶すべく出
   力することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   機械音監視装置。