一種基於音頻的機械故障檢測裝置的製作方法

2023-06-15 15:47:26

專利名稱：一種基於音頻的機械故障檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械故障檢測技術領域，尤其涉及一種基於音頻的機械故障檢測
直O
背景技術：
在工程機械設備上，比如軸承、電機等發生機械故障時，一般是通過單相穩態測試、單相啟動測試、三相電流穩態測試以及振動測試等方法對工程機械設備進行故障檢測並報警的，但是這些方法中需要測量的物理量較多，即時性較差，且準確性也不高。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，提供一種基於音頻的機械故障檢測裝置，克服現有的機械故障檢測方法實時性較差、準確性不高的缺陷。本實用新型採用的技術方案是，所述基於音頻的機械故障檢測裝置，包括音頻採集模塊、處理模塊和報警模塊，其中，音頻採集模塊採集工程機械設備運轉時發出的噪聲並轉化為聲音數據發送給處理模塊，處理模塊基於接收的聲音數據確定機械故障信息並發送給報警模塊，報警模塊向用戶展現機械故障信息。進一步的，所述音頻採集模塊包括依次連接的聲音傳感器、放大電路和聲音採集晶片，其中，聲音傳感器採集到模擬噪聲信號並將其發送到放大電路，放大電路將模擬噪聲信號進行放大後發送給聲音採集晶片，聲音採集晶片對放大後的模擬噪聲信號進行模數轉換得到數字噪聲信號。進一步的，所述聲音傳感器為一電容式聲音傳感器。進一步的，所述聲音傳感器的採樣頻率設為8kHz 18kHz。進一步的，所述聲音採集晶片採用TI公司的TLV320AIC2!3B晶片。進一步的，該裝置還包括與所述處理模塊相連的片外內存模塊。進一步的，所述片外內存模塊為一存儲器。進一步的，所述處理模塊採用TI公司的TMS320V-C5509晶片。進一步的，作為一種可選的技術方案，所述報警模塊包括報警處理模塊和 GSM(Global System of Mobile communication，全球移動通信系統)模塊，其中，處理模塊將機械故障信息發送給報警模塊中的報警處理模塊，報警處理模塊通過 GSM模塊將機械故障信息發送給用戶的伺服器。進一步的，作為另一種可選的技術方案，所述報警模塊包括報警處理模塊、 GPS (Global Positioning System，全球定位系統)模塊和GSM模塊，其中，GPS模塊獲取到工程機械的速度信息並發送給報警處理模塊，報警處理模塊將所述速度信息發送給處理模塊，[0018]處理模塊接收所述速度信息，根據所述速度信息與所述接收的聲音數據確定機械故障信息，並將機械故障信息發送給報警處理模塊，報警處理模塊通過GSM模塊將機械故障信息發送給用戶的伺服器。採用上述技術方案，本實用新型至少具有下列優點本實用新型所述基於音頻的機械故障檢測裝置，音頻採集模塊採集工程機械設備運轉時發出的噪聲並轉化為聲音數據發送給處理模塊，處理模塊基於接收的聲音數據確定機械故障信息並發送給報警模塊，報警模塊向用戶展現機械故障信息。因此，可以實時獲得故障信息並報警，實時性好，而且能夠顯著提高故障識別的成功率。本實用新型開拓了工程機械設備故障識別的新思路，具有很高的實用價值。

圖1為本實用新型第一實施例所述基於音頻的機械故障檢測裝置組成示意圖；圖2為本實用新型第二實施例所述基於音頻的機械故障檢測裝置組成示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達成預定目的所採取的技術手段及功效，
以下結合附圖及較佳實施例，對本實用新型進行詳細說明如後。本實用新型第一實施例，一種基於音頻的機械故障檢測裝置，如圖1所示，包括 音頻採集模塊10、DSP (Digital Signal Processing，數位訊號處理器)模塊20和報警模塊40，其中，音頻採集模塊10包括依次連接的聲音傳感器11、放大電路12和聲音採集晶片13。報警模塊40包括報警處理模塊41和GSM模塊42。聲音傳感器11可以採用電容式聲音傳感器，該傳感器的採樣頻率為30Hz 18kHz,由於工程機械設備正常運轉時產生的噪聲即非故障噪聲的頻率一般不會超過 12kHz，所以該聲音傳感器11可很好的實現採樣。聲音傳感器11將採集到的模擬噪聲信號送入放大電路12放大後傳送到聲音採集晶片13。聲音採集晶片13可以採用TI公司的 TLV320AIC23B晶片，簡稱AIC23晶片，具有48kHz帶寬，可以滿足包括正常噪聲在內的聲音信號的採集要求。聲音採集晶片13對經過放大後的模擬噪聲信號進行雙聲道立體聲A/D轉換，即模數轉換，可以在8kHz-96kHz的模擬噪聲信號採樣率下提供16bit、20bit、Mbit和 32bit的採樣數據。優選的，將模擬噪聲信號以8kHz 18kHz的採樣頻率採集，並將採集數據的長度設為16bit，這樣A/D轉換之後模擬噪聲信號變成了 16位的數字噪聲信號。模擬噪聲信號轉化為數字噪聲信號之後，聲音採集晶片13再將數據傳輸給DSP 模塊20，DSP模塊20是整個裝置的核心。DSP模塊20可以採用TI公司的TMS320V-C5509 晶片，該晶片支持統一的編址空間，片上內存的總容量為320kB，包括12^X16bit的 RAM (Random-access memory，隨機訪問存儲器)禾口 32kX 16bit 的 R0M(Read_0nly Memory, 只讀存儲器)，並可以根據用戶的需要擴展一個最大為8MX16bit的片外內存空間，採用一存儲器30來實現，比如快閃記憶體等。當DSP模塊20需要處理數據時會從該晶片的片上內存或者片外內存空間讀出相應的數據。在本實施例中，DSP模塊20中預先存儲了工程機械設備正常運行時的噪聲閥值，將其與經採集轉換得到的數字噪聲信號進行比對，若數字噪聲信號超過該閥值，則當前工程機械設備發生了機械故障，將機械故障信息發送給報警模塊40 中的報警處理模塊41，報警處理模塊41再通過GSM模塊42向用戶的伺服器50報警；若數字噪聲信號未超過該閥值，則屬於非故障噪聲。本實用新型第二實施例，一種基於音頻的機械故障檢測裝置，本實施例與第一實施例中所述裝置大致相同，區別在於報警模塊40包括報警處理模塊41、GSM模塊42和 GPS模塊43，其中，GPS模塊43獲取到工程機械的速度信息並發送給報警處理模塊41，報警處理模塊 41將該速度信息發送給DSP模塊20 ；DSP模塊20接收該速度信息，根據該速度信息與接收到的數字噪聲信號確定機械故障信息，並將機械故障信息發送給報警處理模塊41 ；報警處理模塊41通過GSM模塊42將機械故障信息發送給用戶的伺服器50。本實施例中，由於DSP模塊20在確定機械故障信息時同時考慮了接收到的數字噪聲信號和工程機械的速度信息，進一步提到了機械故障信息判斷的準確性。下面介紹一下採用本實用新型所述裝置進行機械故障測試實驗的效果採用的實驗樣本總數為200個，分為故障樣本和非故障樣本兩類，每類都為100個樣本。故障樣本採集於機械廠商的故障試驗，故障樣本採集於現場運行聲音信號。其中故障樣本的長度為10秒，包含完整的故障起始10秒過程的聲音，以及其他等常見噪聲。非故障樣本的長度為20秒。本實用新型所述基於音頻的機械故障檢測裝置在一個模擬的環境下進行測試，並和文獻中的現有測試效果進行了對比，實驗結果示於表1。整體成功率是指判斷正確的樣本總數和實驗樣本總數的比值。表1測試結果對比表
權利要求1.一種基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，包括音頻採集模塊、處理模塊和報警模塊，其中，音頻採集模塊採集工程機械設備運轉時發出的噪聲並轉化為聲音數據發送給處理模塊，處理模塊基於接收的聲音數據確定機械故障信息並發送給報警模塊，報警模塊向用戶展現機械故障信息。
2.根據權利要求1所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述音頻採集模塊包括依次連接的聲音傳感器、放大電路和聲音採集晶片，其中， 聲音傳感器採集到模擬噪聲信號並將其發送到放大電路，放大電路將模擬噪聲信號進行放大後發送給聲音採集晶片，聲音採集晶片對放大後的模擬噪聲信號進行模數轉換得到數字噪聲信號。
3.根據權利要求2所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述聲音傳感器為一電容式聲音傳感器。
4.根據權利要求2或3所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述聲音傳感器的採樣頻率設為8kHz 18kHz。
5.根據權利要求2所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述聲音採集晶片採用TI公司的TLV320AIC2!3B晶片。
6.根據權利要求1所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述裝置進一步包括與所述處理模塊相連的片外內存模塊。
7.根據權利要求6所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述片外內存模塊為一存儲器。
8.根據權利要求1所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述處理模塊採用TI公司的TMS320V-C5509晶片。
9.根據權利要求1所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述報警模塊包括報警處理模塊和全球移動通信系統GSM模塊，其中，處理模塊將機械故障信息發送給報警模塊中的報警處理模塊，報警處理模塊通過GSM 模塊將機械故障信息發送給用戶的伺服器。
10.根據權利要求1所述基於音頻的機械故障檢測裝置，其特徵在於，所述報警模塊包括報警處理模塊、全球定位系統GPS模塊和GSM模塊，其中，GPS模塊獲取到工程機械的速度信息並發送給報警處理模塊，報警處理模塊將所述速度信息發送給處理模塊，處理模塊接收所述速度信息，根據所述速度信息與所述接收的聲音數據確定機械故障信息，並將機械故障信息發送給報警處理模塊，報警處理模塊通過GSM模塊將機械故障信息發送給用戶的伺服器。
專利摘要本實用新型公開了一種基於音頻的電機故障檢測裝置，音頻採集模塊採集工程機械設備運轉時發出的噪聲並轉化為聲音數據發送給處理模塊，處理模塊基於接收的聲音數據確定機械故障信息並發送給報警模塊，報警模塊向用戶展現機械故障信息。因此，可以實時獲得故障信息並報警，實時性好，而且能夠顯著提高故障識別的成功率。本實用新型開拓了工程機械設備故障識別的新思路，具有很高的實用價值。
文檔編號G08C17/02GK202048980SQ20112013603
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月3日 優先權日2011年5月3日
發明者宋恆成, 徐玫, 朱永平, 王宇, 王洪影, 陳功銘, 顧志鵬 申請人:北京中礦信電科技股份有限公司