Устройство для виброакустического контроля износа колес редукторных механизмов Советский патент 1988 года по МПК G01M13/02 

со

о

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для контроля состояния узлов машин и механизмов, содержащих зубчатые колеса.

Целью изобретения является повьше- ние достоверности контроля износа зубчатых колес за счет предварительного подавления аддитивных помех с последунлцим вьщелением и анализом отдельных полос кепстра мощности виброакустического сигнала.

На чертеже пргаедена структурная схема устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных измерительного преобразователя 1, усилителя 2, первого анализатора 3 спектра, блока 4 когерентного усреднения, вычитателя 5, блока 6 логарифмирования, второго анализатора 7 спектра, первого интегратора 8. Измерительный преобразователь установлен на объекте 9 контроля, к валу которого подключен тахо- метр 10. Выход тахометра 10 соединен с первым входом первого умнсмкителя , второй вход которого подключен к выходу первого блока 12 масштабирования, а выход соединен с входом прё- образователя 13 частота - время. Выход преобразователя 13 соединен с первым входом селектора 14 сигналов, второй вход которого подключен к выходу второго анализатора 7 спектра, а выход через второй интегратор 15 соединен с первым входом делителя 16 второй вход которого соединен с выходом первого интегратора 8, а выход подключен к входу регистра 17. Выход второго анализатора 7 соединен с вторь входов селектора 14 сигналов. Второй вход вычитателя 5 соединен с выходом второго умножителя 18, первый вход которого соединен с выходом третьего интегратора 19, а второй вход - с выходом второго блока 20 масштабирования. Вход интегратора 19 соединен с выходом блока 4 когерентного усреднения.

Устройство работает следующим образом.

Виброакустический сигнал с объекта 9 контроля воспринимается измерительным .преобразователем 1, усилива- ется усилителем 2 и поступает на вход первого анализатора 3 спектра. Сигнал с выхода анализатора 3, представляющий собой спектральную плотность мощности процесса, поступает на вход блока 4 когерентного усреднения, который выполнен в виде последовательно соединенных усилителей с коэффициентом ослабления, обратно пропорциональным числу усредняемых выборок сигнала, и сумматора. Усредненный в зтом блоке сигнал интегрируется третьим

интегратором 19 и поступает на один из входов второго умножителя 18, иа другой вход которого . поступает сигнал с выхода второго блока 20 масштабирования. Сигнал с выхода второго умножителя 18, предетавляющ1Й собой долю общей мощности спектра, приходящегося на шумовые аддитивные составляющие, поступает на второй вход вычитателя 5. На первый вход вычитателя 5 поступает сигнал с выхода блока 4 когерентного усреднения, представляющий собой состоятельную оценку спектральной плотности мощности.

На выходе вычитателя 5 образуется разностный сигнал спектральной плотности мощности, частично отфильтрованный от шумовых аддитивных составляющих. Этот сигнал поступает на вход блока 6 логарифмирования, где- происходит амплитудное сжатие сигнала в логари4 шческом масштабе; а также преобразование мультипликативных составляю1ВдЕх в аддитивна 1е. Этот сигнал поступает на вход второго анали- затора 7 спектра.

С выхода анализатора 7 спектра сигнал, представляющий собой кепстр мощности процесса, поступает иа вход первого интегратора 8 и на один из входов полосового селектора 14 сигналов . На другой вход полосового селектора 14 сигналов поступает сигнал определяющий центральное значение полосы селекции. Этот сигнал формируется следующим образом. С вала объекта 9 контроля тахометром 10 снимается сигнал, соответствующий оборотной частоте. Этот сигнал поступает на один из входов первого умножителя I1 На другой вход первого умножителя 11 поступает сигнал с выхода первого блока 12 масштабирования. Сигнал с выхода первого умножителя 11 представляет собой значение оборотной частоты, умноженное на масштабный коэффициент, выбираемый в зависимости от требуемой полосы селекции кепстра мощности. Сигнал с выхода первого умножителя 11 поступает на

вход преобразователя 13 частота - время. С выхода преобразователя 13 сигнал, представляющий собой центральное значение полосы селекции, поступает на вход полосового селектора 14 сигналов, сигнал с выхода которого поступает на вход второго интегратора 15. С выходов интеграторов 8 и 15 сигналы поступают на вхо- ды делителя 16. Сигнал с выхода делителя 16 представляет собой норми- рованное интегральное значение участка кепстра мощности. Сигнал с выхода делителя 16 поступает на регистра- тор 17. .

Износ контролируемых зубчатых пар вызывает локальное увеличение амплитуд кепстра мощности, расположённых в полосе селекции, однако мощность кепстра в целом также растет. Применение когерентного усреднения с частичной отстройкой от шумовых составляющих спектра приводит к тому, что мощность растет медленнее, а в некоторых случаях она даже снижается в то время как мощность кепстра в полосе селекции после отстройки от аддитивных составлянщих несколько возрастает. .

Фор, мула изобретения

Устройство для виброакустического контроля износа колес редукторных механизмов, содержащее последовательно соединенные измерительный преобразос5

0 5 0

5

ватель, усилитель и первый анализатор спектра, блок логарифмирования, второй анализатор спектра, первый и второй интеграторы, делитель, входы которого подключены к выходам интег- раторов, регистратор, соединенный с выходом делителя, тахометр, подклю- чаемый к валу объекта контроля, первый умножитель, первый вход которого подключен к выходу тахометра, а второй вход - к выходу первого блока масштабирования, преобразователь частота ,г время, вход которого подключен к выходу первого умножителя, а выход - к первому входу селектора сигна:лов, второй вход которого подключен к выходу второго анализатора спектра, а выход подключен к второму интегратору, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено блоком когерентного усреднения, входом подключенным к выходу первого анализатора спектра, третьим интегратором, вход которого соединен с выходом блока когерентного усреднения вычитате- лем, первый вход которого подключен к выходу блока когерентного усреднения, вторым умножителем, первый вход которого соединен с выходом третьего интегратора, а выход - с вторым входом вычитателя, выход которого подключен к входу блока логарифмирования, и вторым блоком масштабирования, подключенным к второму входу второго умножителя.

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для контроля состояния узлов машин и механизмов, содержащих зубчатые колеса. Целью изобретения является повышение достоверности контроля износа зубчатых колес путем подавления аддитивных помех с последующими выделением и анализом отдельных полос кепстра мощности. Устройство снабжено блоком 4 когерентного усреднения, третьим интегратором 19, вычитателем 5, вторым умножителем 18, вторым блоком 20 масштабирования. Сигнал, представляющий собой спектральную плотность мощности процесса, усредняется в блоке 4, интегрируется в блоке 19 и поступает на один из входов умножителя 18, на д{)утой вход которого поступает сигнал с блока 20 масштабирования. На выходе умножителя 18 формируется сигнал, определяющий долю аддитивных шумовых составляющих. Сигналы с выходов блоков 4 и 18 поступают на вычитатель 5. 1 ил. i (Л