专利名称：一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法
技术领域：
本发明涉及振动数据分析技术，尤其涉及一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法。
背景技术：
振动加速度传感器在机械振动工程中得到了广泛的应用。被测体的振动信号由振动传感器获取。测试时，振动传感器直接与被测体接触，灵敏反映振动变化。安装在被测体表面的振动传感器获得的振动信号包含被测体内部所有零件的振动信息，获取准确的故障诊断结果。任何一种测试方法所获得的测试数据往往都是含有误差的，测试因素对于测试结果有很大的影响。因此需要对多次同一测试条件下的测试数据结果进行分析与评价，以便有针对性地对测试条件进行改善，采取适当的测试方法，达到减小误差的效果。有些机械工程中，由于生产条件的约束，如汽车变速器装配生产流水线上需要对每个新装配的变速器进行振动信号分析和故障诊断，振动加速度传感器不能固定在单个变速器壳体上，需要用特殊的夹具将振动加速度传感器弹压在变速器壳体上，其每次弹压的位置精度和力度对采集数据都有较大影响。因此需要进行测点精度分析与评价，以保证测试数据的一致性和较高的精度。在故障诊断实验中，需要通过振动传感器获取各工况下不同测点位置的被测体振动信号，然后从振动信号中提取时域、频域特征值进行分析评价。首先对于某一固定位置多组采集样本进行研究，以降低测量误差，在此基础上对不同位置处获取多组采集样本。目前，资料文献中尚未发现系统化的算法以及相关的专利申请。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种针对各工况下不同测点位置和某一固定位置多组采集样本数据进行分析的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集；提取时域特征值进行分析评价，计算均值RMS， 峰值Peak，峰值指标Crest，RMS/Peak/Crest离散百分比，根据传感器位置、样本数、RMS/ Peak/Crest离散百分比绘制RMS-Peak图和箱线图；通过时域同步平均、数据滤波、重采样、 FFT变换，得到功率谱，计算阶次谱进行分析评价；通过时域分析、频域分析方法分析结果， 形成齿轮箱测点精度分析与评价结果。所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集的采集方式为采用计数器卡通过齿轮箱输入轴的编码器采集齿轮箱的转速信号，采用信号采集卡采集齿轮箱壳体的振动信号；所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集的采集过程为a由计数器卡实时监测变速箱输入轴的转速，当转速达到采集要求时，启动信号采集卡的采集任务；b启动的计数器卡，在接收到通过RTSI数据线传递的信号采集卡启动的同时发出的触发信号之后，计数器卡和信号采集卡开始同步采集数据；c在采集过程中，计数器卡通过循环实时累加每次从硬件缓冲区读取到的脉冲个数，当脉冲个数达到了预设值时，退出循环；d计数器卡和信号采集卡停止从硬件缓冲区中读取后续采集到的数据，结束采集任务。所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集，首先对齿轮箱的固定位置进行多次信号采集，再对不同位置处采集及多组样本。所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集后，还要对转速信号数据进行数字滤波。所述提取时域特征值进行分析评价，计算均值RMS，峰值Peak，峰值指标Crest， RMS/Peak/Crest离散百分比根据传感器位置、样本数、RMS/Peak/Crest离散百分比绘制 RMS-Peak图和箱线图的过程为a建立样本集函数，保存原始采集样本并提供全部文件名索引，确定参与分析的箱号集合数组b计算均值、峰值、峰值指标分别为
权利要求
1.一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集；提取时域特征值进行分析评价，计算均值RMS，峰值Peak，峰值指标Crest，RMS/Peak/Crest离散百分比，根据传感器位置、样本数、RMS/Peak/Crest离散百分比绘制RMS-Peak图和箱线图； 通过时域同步平均、数据滤波、重采样、FFT变换，得到功率谱，计算阶次谱进行分析评价； 通过时域分析、频域分析方法分析结果，形成齿轮箱测点精度分析与评价结果。
2.根据权利要求1所述的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集的采集方式为采用计数器卡通过齿轮箱输入轴的编码器采集齿轮箱的转速信号，采用信号采集卡采集齿轮箱壳体的振动信号。
3.根据权利要求1所述的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集的采集过程为a由计数器卡实时监测变速箱输入轴的转速，当转速达到采集要求时，启动信号采集卡的采集任务；b启动的计数器卡，在接收到通过RTSI数据线传递的信号采集卡启动的同时发出的触发信号之后，计数器卡和信号采集卡开始同步采集数据；c在采集过程中，计数器卡通过循环实时累加每次从硬件缓冲区读取到的脉冲个数，当脉冲个数达到了预设值时，退出循环；d计数器卡和信号采集卡停止从硬件缓冲区中读取后续采集到的数据，结束采集任务。
4.根据权利要求1所述的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集，首先对齿轮箱的固定位置进行多次信号采集，再对不同位置处采集及多组样本。
5.根据权利要求1-4所述的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法， 其特征在于，所述通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集后，还要对转速信号数据进行数字滤波。
6.根据权利要求1所述的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，所述提取时域特征值进行分析评价，计算均值RMS，峰值Peak，峰值指标Crest， RMS/Peak/Crest离散百分比根据传感器位置、样本数、RMS/Peak/Crest离散百分比绘制 RMS-Peak图和箱线图的过程为a建立样本集函数，保存原始采集样本并提供全部文件名索引，确定参与分析的箱号集合数组b计算均值、峰值、峰值指标分别为 RMS = -YxiPeak = max | XiCrest = Peak-RMS其中，X1, X2, X3, . . . , Xn为在有限长度的离散时间序列上得到的测量值；c计算RMS/Peak/Crest离散百分比；d根据箱号、样本数、RMS/Peak/Crest离散百分比绘制RMS-Peak图和箱线图。
7.根据权利要求1所述的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法，其特征在于，所述通过时域同步平均、数据滤波、重采样、FFT变换，得到功率谱，计算阶次谱进行分析评价的过程为 A读取信号数据文件； B读取系统参数及齿轮箱传动比参数； C计数器卡编码器信号滤波； D计算各状态参与时域平均运算的整旋转周期数； E计算各轴旋转2π角度对应的计算器卡的有效脉冲数； F计算各状态参与时域平均运算的计数器卡有效脉冲数； G计算单位转角间隔重采样数； H计算计数器卡最小采样脉冲数； I计算计数器卡重采样计算处理步长； J重采样；K FFT变换，得到功率谱； L计算阶次谱，并绘图输出。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种针对各工况下不同测点位置和某一固定位置多组采集样本数据进行分析的一种振动加速度传感器齿轮箱测点精度分析与评价方法。本发明通过振动加速度传感器，以转速信号为主控，对齿轮箱进行振动信号和转速信号的同步数据采集；提取时域特征值进行分析评价，绘制RMS-Peak图和箱线图；计算阶次谱进行分析评价；通过时域分析、频域分析方法分析结果，形成齿轮箱测点精度分析与评价结果。本发明能够实现对齿轮箱壳体振动信号的阶次分析，通过时域、频域特征分析，得到更能表征各种故障特征的最佳位置，减少测量误差，确定振动传感器的安装位置，也为故障诊断的准确性提供了保障。
文档编号G01H17/00GK102288286SQ201110162528
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者史海波, 周晓锋, 姚秀琴, 尚文利, 胡东平, 胡国良 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所