一种拖拉机发动机转速测试计的制作方法

本发明涉及发动机转速测试仪器领域，具体涉及一种拖拉机发动机转速测试计。

背景技术：

以柴油内燃机为动力的拖拉机，在行驶换挡及作业过程中对内燃机的转速有一定要求，同时对于拖拉机各种性能的检测中，内燃机转速作为重要的参数之一，必须要时刻掌握发动机转速。但是，目前国内很多拖拉机企业取消了常规转速表，给拖拉机各种性能检测环节，以及初用拖拉机人员的操作带来不便。现有的较为成熟的转速计有机械接触式、激光非接触式、霍尔感应式等，但是安装使用还是多有不便。

针对常规测转速技术带来的不便，市场上出现了各种基于信号分析的间接式转速测试方法和仪器，如利用振动、电流波动、噪声等信号的频谱分析，获取信号的主要频率成分，从中推导转速，但这种从间接信号中获取转速的方法存在一定问题，目标信号易受干扰、信号针对性差、频谱分解过宽需要人为再次选择性的换算，整体操作便捷性、实用性、准确性并不理想。

技术实现要素：

本发明提供一种拖拉机发动机转速测试计。本发明针对拖拉机转速测试需求，利用磁吸骨传导拾音方法和特定频分解频率范围内抓最大峰值频率的方法，可以简单、快速、准确的获取拖拉机发动机转速。

一种拖拉机发动机转速测试计，包括磁吸拾音传感器2和转速显示屏3，其中磁吸拾音传感器由磁铁、骨传导拾音单元、信号处理模块、无线传输模块、电池、磁吸拾音传感器外壳组成；转速显示屏由信号接收与处理模块、电源模块、显示屏和外壳组成，磁吸拾音传感器依靠磁铁磁性吸附在拖拉机排气管防护罩上，由骨传导拾音单元获取点火爆燃信号，经放大、滤波、fft及频率抓取、换算获得的拖拉机发动机转速，通过无线传输模块把转速信息发送至转速显示屏上；

所述的磁吸拾音传感器内安装有骨传导拾音单元，骨传导拾音单元通过弹性件凸出磁铁的磁吸面，骨传导拾音单元的弹性拾音触点碰触到排气管壁面；磁吸拾音传感器内安装有信号放大、滤波、fft、无线传输模块及电池，磁吸拾音传感器由磁吸拾音传感器外壳包裹，磁铁安装在磁吸拾音传感器外壳底部，磁铁的磁吸面呈暴露状态。

所述的磁铁由两个平行磁铁块或者中空磁铁构成，平行磁铁块或磁环内空隙中穿过骨传导拾音单元的弹性拾音触点并突出磁铁的磁吸面。

根据拖拉机发动机转速范围及缸体分布特性，所述的低通滤波范围为≤100hz，fft分辨率为≤0.1hz，抓取fft最大峰值频率范围为10～100hz，以4气缸4冲程发动采油机为例，转速范围为300～3000r/min。

所述磁吸拾音传感器的无线传输模块采用wifi、蓝牙或zigbee等常用2.4g数字信号通信模块。

可采用内置电池或外接电源的方法，实时接收磁吸拾音传感器的转速信号并显示。

拖拉机排气管防护罩直接与发动机刚性连接，其行程长度一般不会超过50cm，可以把发动机内部的爆燃噪声直接传递过来，同时，发动机的转速与点火爆燃相关。获取了爆燃频率，并结合发动机参数形式，就可以准确的获得发动机转速。发动机内的点火爆燃相对于其他噪声极为强烈，有明显的辨识度。本发明基于排气管可最为有效地反应点火爆燃的特点，利用骨传导方式，直接获取排气管中传递出来的爆燃噪声，经信号放大、滤波及fft频谱分析获得最大峰值频率，换算出转速。本发明的另一个特征在于，根据拖拉机发动机的转速特点，预设了目标最大峰值频率范围，避免了fft在高频端的噪声分量引起的测试失败。

在对拖拉机进行转速测试时，磁吸拾音传感器，靠磁铁的磁吸面把磁吸拾音传感器便捷的吸附在拖拉机排气管防护罩上，骨传导拾音单元延伸出来的弹性拾音触点依靠磁铁的磁吸面，碰触拖拉机排气管防护罩，实现骨传导拾音的目的，并减少外部噪声的干扰。经骨传导拾音单元获取的声音信号经信号处理模块依次完成放大、滤波、fft、最大峰值频率范围判断及结果输出。结果经无线传输模块时时发送至转速显示屏中，由信号接收与处理模块对转速信息解码，并通过显示屏显示转速信息。

磁吸拾音传感器由磁吸拾音传感器外壳包裹，并安装有磁铁、骨传导拾音单元、信号处理模块、无线传输模块和电池；其中磁铁由两个平行磁铁块或者中空磁铁构成，平行磁铁块或磁环内空隙中穿过骨传导拾音单元的弹性拾音触点并突出磁铁的磁吸面，在磁吸状态下，弹性拾音触点能碰上拖拉机排气管防护罩表面，实现骨传导效果。

从排气管获得的爆燃声音信号，经放大整形，100hz低通滤波，去除高频分量，以fs≥200hz采样频率抓取n≥10*fs的数据点，保证≤0.1hz的频率分辨率(对应4缸发动机转速分辨率3r/min)。根据拖拉机发动机特定转速范围，只选取10-100hz范围内的fft频谱最大振幅频率点，根据获取的频率及拖拉机发动机参数进而换算转速。

本发明的有益效果：

本发明针对拖拉机的特定转速范围特征，利用磁吸方法便于安装操作；用骨传导拾音方法获取排气管噪声，在达到降低外部干扰的前提下，更加直接的获取爆燃信息，保证了测试转速的可靠性。本发明的原理简单、针对性强、测试准确可靠，同时具有成本低廉、使用操作简便等特点。

附图说明

图1为拖拉机发动机转速测试计示意图。

图2为拖拉机发动机转速测试计构造图。

图3为本发明信号处理流程框图。

图4本发明fft频谱最大峰值选取示意图。

图中：1-拖拉机排气管防护罩，2-磁吸拾音传感器，21-磁铁(磁吸面)，22-骨传导拾音单元，221-弹性拾音触点，23-信号处理模块，24-无线传输模块，25-电池，26-磁吸拾音传感器外壳；3-转速显示屏；31-信号接收与处理模块；32-电源模块；33-显示屏；34-外壳。

具体实施方式

如图1所示，一种拖拉机发动机转速测试计，包括磁吸拾音传感器2和转速显示屏3，其中磁吸拾音传感器2由磁铁21、骨传导拾音单元22、信号处理模块23、无线传输模块24、电池25、磁吸拾音传感器外壳26组成；转速显示屏3由信号接收与处理模块31、电源模块32、显示屏33和外壳34组成，磁吸拾音传感器2依靠磁铁21磁性吸附在拖拉机排气管防护罩1上，由骨传导拾音单元22获取点火爆燃信号，经放大、滤波、fft及频率抓取、换算获得的拖拉机发动机转速，通过无线传输模块24把转速信息发送至转速显示屏3上；

所述的磁吸拾音传感器2内安装有骨传导拾音单元22，骨传导拾音单元22通过弹性件凸出磁铁21的磁吸面，骨传导拾音单元22的弹性拾音触点221碰触到排气管壁面；磁吸拾音传感器2内安装有信号放大、滤波、fft、无线传输模块24及电池25，磁吸拾音传感器2由磁吸拾音传感器外壳26包裹，磁铁21安装在磁吸拾音传感器外壳26底部，磁铁21的磁吸面呈暴露状态。

如图2所示，所述的磁铁21由两个平行磁铁块或者中空磁铁构成，平行磁铁块或磁环内空隙中穿过骨传导拾音单元22的弹性拾音触点221并突出磁铁21的磁吸面。

根据拖拉机发动机转速范围及缸体分布特性，所述的低通滤波范围为≤100hz，fft分辨率为≤0.1hz，抓取fft最大峰值频率范围为10～100hz，以4气缸4冲程发动采油机为例，转速范围为300～3000r/min。

所述磁吸拾音传感器2的无线传输模块24采用wifi、蓝牙或zigbee等常用2.4g数字信号通信模块。

可采用内置电池或外接电源的方法，实时接收磁吸拾音传感器的转速信号并显示。

如图1所示，拖拉机排气管防护罩1直接与发动机刚性连接，其行程长度一般不会超过50cm，可以把发动机内部的爆燃噪声直接传递过来，同时，发动机的转速与点火爆燃相关。获取了爆燃频率，并结合发动机参数形式，就可以准确的获得发动机转速。发动机内的点火爆燃相对于其他噪声极为强烈，有明显的辨识度。本发明基于排气管可最为有效地反应点火爆燃的特点，利用骨传导方式，直接获取排气管中传递出来的爆燃噪声，经信号放大、滤波及fft频谱分析获得最大峰值频率，换算出转速。本发明的另一个特征在于，根据拖拉机发动机的转速特点，如图4所示，预设了目标最大峰值频率范围，避免了fft在高频端的噪声分量引起的测试失败。

如图1和图2所示，在对拖拉机进行转速测试时，磁吸拾音传感器2，靠磁铁21的磁吸面把磁吸拾音传感器2便捷的吸附在拖拉机排气管防护罩1上，骨传导拾音单元22延伸出来的弹性拾音触点221依靠磁铁21的磁吸面，碰触拖拉机排气管防护罩1，实现骨传导拾音的目的，并减少外部噪声的干扰。经骨传导拾音单元22获取的声音信号经信号处理模块23依次完成放大、滤波、fft、最大峰值频率范围判断及结果输出。结果经无线传输模块24时时发送至转速显示屏3中，由信号接收与处理模块31对转速信息解码，并通过显示屏32显示转速信息。

如图2所示，磁吸拾音传感器2由磁吸拾音传感器外壳26包裹，并安装有磁铁21、骨传导拾音单元22、信号处理模块23、无线传输模块24和电池25；其中磁铁21由两个平行磁铁块或者中空磁铁构成，平行磁铁块或磁环内空隙中穿过骨传导拾音单元22的弹性拾音触点221并突出磁铁21的磁吸面，在磁吸状态下，弹性拾音触点221能碰上拖拉机排气管防护罩1表面，实现骨传导效果。

如图3所示，从排气管获得的爆燃声音信号，经放大整形，100hz低通滤波，去除高频分量，以fs≥200hz采样频率抓取n≥10*fs的数据点，保证≤0.1hz的频率分辨率(对应4缸发动机转速分辨率3r/min)。如图4所示，根据拖拉机发动机特定转速范围，只选取10-100hz范围内的fft频谱最大振幅频率点，根据获取的频率及拖拉机发动机参数进而换算转速。

所述的fft是快速傅里叶变换的意思。