ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод акустической диагностики с использованием коррелятора на ортогональных фильтрах из "Введение в акустическую динамику машин " Акустические модели диагностики. Выбор информативных диагностических признаков связан, как было сказано выше, с характером звукообразования в машине и со структурой акустического сигнала. Поэтому важная роль в постановке акустического диагноза должна отводиться модели формирования диагностического сигнала или акустической модели диагностики. Под такой моделью понимается схема, содержащая источники случайных и/или детерминированных сигналов, а также линейные и нелинейные элементы, на выходе которой образуется сигнал, идентичный акустическому сигналу моделируемого объекта но СО ВО-купности диагностических признаков. Характеристики источн11ков и составных элементов модели однозначно связаны с измеряемыми параметрами состояния объекта. Измерение (оценка) этих параметров производится путем идентификации объекта и модели по близости диагностических признаков. [c.24] Больше других разработаны детерминированные модели,сними связаны наиболее значительные достижения в области акустической диагностики машин и механизмов. В них выходные сигналы представляются детерминированными периодическими функциями периодическими рядами импульсов, обусловленных соударением деталей, или гармоническими функциями, связанными с вращением частей машины или механизма. Информативными диагностическими признаками здесь являются амплитуды, продолжительность и моменты появления импульсов, а также частота, амплитуда и фаза гармонических сигналов. Как правило, связь этих признаков с внутренними параметрами определяется на основе анализа физических процессов звукообразования без помощи трудоемких экспериментов. Модели с детерминированными сигналами оправданы и дают хорошие практические результаты для сравнительно низкооборотных машин с небольшим числом внутренних источников звука, в которых удается выделить импульсы, обусловлепные отдельными соударениями детален. Такие модели используются при акустической диагностике электрических машин [75, 335], двигателей внутреннего сгорания [210], подшипников [134, 384] и многих других объектов [13, 16, 42, 161, 183, 184, 244, 258]. Отметим, что для детерминированных моделей имеется ряд приборных реализаций [2,163]. [c.24] Диагностические приборы и системы диагностики. С прикладной точки зрения главным этапом акустической диагностики является создание диагностического прибора или системы акустической диагностики, практически реализующей ту или иную идею распознавания состояний исследуемой машины. Прибор или система воспринимает акустические сигналы машины, из которых с номощ,ью некоторых операций выделяет ряд диагностических признаков. [c.26] В соответствии с принятой моделью диагностики значениям диагностических признаков ставятся в соответствие определенные состояния машины или значение ее внутренних параметров. [c.26] В настояш ее время уже создано большое число диагностических приборов, приспособленных для определенных классов машин. Несмотря на внешнее разнообразие, они имеют много общего, так как в основе их работы лежит выделение одних и тех же диагностических признаков. [c.26] Среднеквадратичный уровень акустического сигнала — наиболее часто используемый признак. Принципиальная схема прибора состоит из двух главных блоков полосового фильтра и квадратичного вольтметра. Очевидно, что мощность акустического сигнала зависит от параметров деталей и их взаимодействия, т. е. является функцией внутреннего состояния машины. Однако если брать средние уровни по большому отрезку времени и в широкой полосе частот, то уровни, соответствующие различным состояниям, будут плохо отличимы. Чтобы сделать это отличие ощутимее, уменьшают время усреднения или ограничиваются диапазоном частот, где разница в спектрах состояний наибольшая. Обычно измерения проводят в узких полосах на некоторых характерных для данной машины частотах (оборотной, зубцовой, циклической и т. п.). Среднеквадратичный уровень (или амплитуда) такой составляющей характеризует качество изготовления и сборки определенного узла машины или механизма. Такие приборы часто предлагается использовать для разбраковки готовых изделий. [c.26] Иногда прибор усложняют вместо одного входного фильтра ставят несколько фильтров, настроенных на раз.та1чные xapaiiTep-ные участки спектра данной машины. Такой прибор позволяет ставить более точный и надежный акустический диагноз. [c.26] Б качестве диагностических приборов часто используются корреляторы, анализаторы и другая серийная аппаратура [2, 167, 248, 260]. [c.27] Отметим такн е систему акустической диагностики, предназначенную для выделения и анализа серии последовательных импульсов (измеряются амплитуды, длительности, времена появления импульсов), обусловленных соударением деталей ряда машин п механизмов. Она состоит из типовых измерительных блоков радиоапиаратуры, подробно о пей написано в 248, 260]. [c.27] Отмеченные выше диагностические приборы и системы аку- стической диагностики применяются главным образом для про- стых нпзкооборотных машин с небольшим числом источников, которые моншо разделить по частоте или во времени с помощью простых диагностических признаков. Для диагностики больших и сложных машин они непригодны, так как сигналы отдельных источников не разделяются по времени и имеют перекрывающиеся спектры. В этом случае нужны более тонкие диагностические признаки, например, рассмотренные в главах 2 и 3. Наиболее перспективно здесь применение электронных вычислительных машин. С помощью преобразователей аналог-код акустические сигналы могут непосредственно вводиться в память ЭЦВМ п обрабатываться по тем или иным алгоритмам. [c.27] Пример применения счетной машины в системе диагностики описан в [249]. В этой системе, разработанной в США для без-разборной диагностики силового блока танка (двигателя, трансмиссии и системы масляного охлаждения), сигналы, в том числе и акустические, с 61 датчика через преобразователь аналог-код поступали в ЭЦВМ. Вычисленные значения признаков (для акустических сигналов это среднеквадратичные уровни, моменты появления импульсов и т. д.) сравнивались с хранящимися в памяти эталонными значениями этих признаков. По результатам сравнения выдавался соответствующий диагноз. Диагностическая система, включающая счетную машину, описана также в [298]. [c.27] Если функции автокорреляции рассматриваемых сигналов в точках Ti и Т2 не равны и не пропорциональны, т. е. если определитель системы (1.5) не равен нулю, то постоянные h и fta определяются однозначно. Меняя моменты времени ti и Тг, можно получить другие решения для пары коэффициентов hi и hs. Недостатком этих решений является то обстоятельство, что фильтр с характеристикой 2/ii6(T — T,) невозможно построить в виде комбинации простых элементов. Более удобное решение системы (1.4) состоит в следующ ем. [c.29] Разложим функции В (т) в ряды по некоторой полной системе функций, ортонормированных на промежутке [О, оо). [c.29] Подставив выражения (1.6) и (1.7) в систему (1.4) и учитывая ортогональность функций ф.(т), приходим снова к алгебраической системе (1.5), имеющей единственное решение, если ее определитель отличен от нуля. Выбрав функции ф (т) физиче-ческн реализуемыми, получим физически реализуемый фильтр с переходной функцией Т[1.7). [c.29] Основная идея метода. Описанная выше способность схемы на рис. 1.2 выделять одни сигналы и не реагировать на другие лежит в основе излагаемого метода акустической диагностики. Акустический сигнал машины — это суперпозиция более простых сигналов, обусловленных целым рядом внутренних источников звука внутри машины. Если в приведенной схеме разделительный фильтр подобран таким образом, что она выделяет ту часть общего сигнала, которая обусловлена только одним из внутренних источников, то ясно, что прибор в этом случае будет характеризовать один машинный параметр состояния, относящийся к данному источнику. [c.30] Если коэффициенты а.-, Ь,- и с.- не пропорциональны, т. е. если векторы (й1, 2, яз), ( ь 2, Ьз) и ( i, С2, сз) линейно независимы и, следовательно, определитель системы не равен нулю, то тогда существует единственное решение, которое определяет параметры разделительного фильтра. Прибор с таким фильтром будет измерять внутренний параметр машины а. [c.31] Например, если в выражении (1.16) учитываются только линейный и квадратичный члены (и = 2), то нужно решать системы уравнений пятого порядка, а переходная функция (1.17) будет состоять из пяти слагаемых. При учете кубического члена это число равно семи. [c.34] Вернуться к основной статье