首页 > 行业案例 > 汽车 > 汽车发电机启动过程振动噪声分析

汽车发电机启动过程振动噪声分析

旋转机械进行状态监测和故障诊断时,对系统声音、振动特征的分析处理必不可少。其高科技的SignalPad软件具备专业的旋转机械模块,它采用阶次分析技术可对旋转机械的升降速振动信号进行可靠分析,适用于各种旋转机械。

应用背景

目前,国内某知名电机公司通过采用SignalPad旋转机械模块对汽车发电机进行测试,对其操作简便,测试精准的效果给予了高度评价。

 

解决方案

 
 

技术难点
旋转机械的升降速振动信号中蕴含丰富的设备状态信息,能发现在匀速旋转时难以发现的系统缺陷,但该信号是典型的变频信号,利用傅立叶变换直接进行频谱分析,会出现较大的误差甚至错误,此时采用阶次跟踪分析法则可避免这种问题。

 

阶次分析技术是将非平稳信号从等时间间隔采样转变为等角度间隔采样,从而实现时域非平稳信号到角域平稳信号或者准平稳信号的转换。阶比跟踪是一种振动分析方法,它能准确获得参考轴的基准转速(或者频率)及等角度采样时刻的过程,其关键在于对参考轴转速进行准确跟踪。

 

SignalPad 旋转机械模块

 

SignalPad 旋转机械模块的分析函数与一般FFT频域分析函数的最主要不同是引入了重采样,将等时间采样的信号通过重采样转化为等角度信号,主要功能如下:
转速:信号提取支持边缘检测、FFT,转速信号的显示支持:转速曲线、数字显示、转速表显示、高度表显示。
色谱图、瀑布图:频率与时间、阶次与时间、频率与转速、阶次与转速等多种联合分析方法。
轴心轨迹图、极坐标图:以Orbit及Timebase形式显示轴心轨迹;可以时间、转数等多种形式绘制。
倒谱:支持的倒谱类型:实倒谱、复倒谱。
包络:提取幅度调制信号的包络。
阶次谱:阶次谱的计算和显示。
阶次跟踪:可以指定跟踪的阶次,可同时跟踪幅度和相位。

 

本次发电机升降速振动信号测试在专业消声室中进行,主要设备包括SignalPad 旋转机械模块,动态信号数据采集卡、加速度计、转速计和传声器等。

 

 

图 1 电机振动噪声测试系统架构图

测试结果

转速计测量发电机在升、降速过程中的转速变化(1100RPM-18000RPM),通过转速波形视图显示。

 

 

图 2 汽车发电机转速波形视图

 

在消声室中放置高精度麦克风测试电机在升、降速过程中的声音信号(A计权)或在电机上安装加速度计采集振动信号。

 

 

图 3 原始声信号和A计权后信号

 

将声音信号/加速度信号相关联可以进行阶次跟踪、色谱图分析、瀑布图分析。通过视图中属性设置选择感兴趣阶次(如6阶、12阶、36阶、Overall)不同的阶次代表旋转机械中不同部件,例如转子、定子、滚动轴承等,观察随着转速变化,不同阶次信号的A计权声压级/振动级变化,判断是否有异常信号。通过色谱图和瀑布图可以更直观的观察随着转速变化,不同阶次信号是否有异常,也可以查看固有频率分布。

 

 

图 4 加速过程中电机噪音A计权声压级变化

 

 

图 5 加速过程中电机噪音A计权声压级阶次图

 

 

图 6 加速过程中电机噪音A计权声压级时频图

 

 

图 7 加速过程中电机噪音A计权声压级瀑布图

 

右击视图窗口,可以将显示的数据导出为不同的文件格式,以便做进一步的数据对比分析。

 

 

图8 阶次曲线数据导出

 

系统优势

1.该系统结构简单、便携,可以快速搭建电机启动过程振动噪声分析,只需要24V直流供电,不仅适用于消声室内测试,也适用于车载测试;
2.系统为模块化平台,可以根据实际测试需求选择采集卡的种类、数量;可以根据测试需求在PC机上搭建功能算法,实时采集、分析、存储、回放;
3.客户将该系统与国外知名厂商的硬件和软件平台做对比,精度完全达到测试需求,阶次图、色谱图对比完全一致,而相同功能下该系统有明显价格优势;
4.硬件系统为NI工业级产品,可以保证系统长时间稳定运行;软件为上海其高自主开发产品,具有完全知识产权,并可以根据客户需求定制软件功能。