风扇异音检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风扇异音检测系统，涉及风扇检测技术领域，包括传感器模块、信号采集模块、数据处理系统和固定支架，传感器模块包括加速度传感器、声音传感器和热电转换器；信号采集模块包括NI9234数据采集卡、以及NI cDAQ?9188XT以太网机箱，该NI9234数据采集卡分别连接加速度传感器和声音传感器，该NI9234数据采集卡还连接NI cDAQ?9188XT以太网机箱；数据处理系统包括基于Labview的数据转换及特征提取模块和基于Matlab的数学建模分析系统模块，该基于Labview的数据转换及特征提取模块分别连接NI cDAQ?9188XT以太网机箱和基于Matlab的数学建模分析系统模块。本实用新型集信号采集、分析与判断为一体，减少人工因界限判断不一致而带来的误判问题；自动化程度高，节省人工成本，有利于提高生产效率。
【专利说明】
风扇异首检测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及风扇检测技术领域，具体涉及一种风扇异音检测系统。【背景技术】
[0002]从大型机械设备到电子设备，散热风扇是设备正常运转的保证。随着电子产品的不断发展，散热风扇的噪音问题直接影响影响到人们的生活，也受到越来越多的关注。制造厂开始重视并严格到不允许有任何异音，所以对风扇异音检测的要求变得十分迫切。目前风扇异音检测几乎都是通过培训专门的检验员来对下线之前的风扇进行听音甄别，并以此来判断风扇的优、次。且长期以来都难以由自动化装置来进行替代，耗费了大量人工劳动成本，而且由于人的重复单调劳动判断使得工人疲劳、主观判断失准，经常出现漏判、误判和错判的情况，异音检测很难达到有效控制，导致残次品流入市场，对公司造成影响。
[0003]中国专利申请CN201410428701.5公开了一种风扇异音共振测量设备，包括有底座、风扇固定座、共振件、共振件固定座以及振动信号拾取分析装置，风扇固定座与共振件固定座分别安装于底座上;该风扇固定座上具有一用于嵌置风扇的嵌置槽，风扇出风口朝上嵌置于该嵌置槽中；该共振件下端倾斜固定于共振件固定座上，共振件上端斜向伸展于风扇出风口上方;该振动信号拾取分析装置与共振件相连接，该振动信号拾取分析装置包括加速度传感器和与之连接用以分析及显示振动信号的分析仪。该专利申请通过检测经风扇振动引起共振的共振件来检测风扇异音，间接检测容易引起误差，从而影响检测结果的可靠性。
[0004]中国专利申请CN201220114427.0公开了一种中小型桥梁运营期的安全预警装置， 包括NICompactR1机箱，该NICompactR1机箱中安装有NICompactR1嵌入式控制器、 NI9237数据采集卡、NI9203数据采集卡和NI9234数据采集卡，所述NI9237数据采集卡、 NI9203数据采集卡和NI9234数据采集卡分别与NICompactR1嵌入式控制器连接，所述 NI9237数据采集卡上连接有应变计，所述NI9203数据采集卡上连接有压力变送器，所述 NI9234数据采集卡上连接有加速度传感器。NICompactR1机箱是美国国家仪器公司生产的数据采集平台，与其连接的多种数据采集板卡可用于各种模拟、数字信号的采集，所有数据采集板卡均支持热插拔，使用方便可靠性高。这样高精度的NI数据采集系统还没有被应用于风扇异音的检测过程中。
[0005]风扇在使用过程中的发热情况也应当被列入检测范围中，其在一定程度上反映了风扇组件是否存在工作异常的情况，然而检测时间一般较短，在检测过程中难以将风扇的发热情况反映出来。
[0006]另外，在风扇异音的检测中，往往需要将感应部件连接至待测风扇上，而待测风扇大多没有便于安装感应部件的设置，对检测造成困难；同时需要将待测风扇与某些检测部件进行连接，而不同风扇的稳固性不同，若风扇放置不稳也将对检测造成影响，甚至导致检测误差。【实用新型内容】
[0007]针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提供一种测试过程更加稳定及自动化程度高、测试结果更加精准可靠的风扇异音检测系统。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0009]风扇异音检测系统，包括:
[0010]传感器模块，包括加速度传感器和声音传感器，该加速度传感器用于识别及传输待测风扇因振动产生的加速度信号，该声音传感器用于识别及传输待测风扇的声音信号；
[0011]信号采集模块，该信号采集模块包括用于采集加速度信号及声音信号的NI9234数据采集卡、以及用于实现多通道信号测量的NI CDAQ-9188XT以太网机箱，该NI9234数据采集卡分别连接加速度传感器和声音传感器，该NI9234数据采集卡还连接NI CDAQ-9188XT以太网机箱；[〇〇12]设置于计算机内的数据处理系统，该数据处理系统包括基于Labview的数据转换及特征提取模块和基于Mat lab的数学建模分析系统模块，该基于Labview的数据转换及特征提取模块分别连接NI CDAQ-9188XT以太网机箱和基于Matlab的数学建模分析系统模块， 该基于Labview的数据转换及特征提取模块用于接收来自信号采集模块的加速度信号及声音信号、并通过对采集的信号进行时域及频域的变换进行特征提取;该基于Matlab的数学建模分析系统模块对待测风扇的预期数据进行建模并将来自基于Labview的数据转换及特征提取模块的特征数据与预期数据进行对比，根据该特征数据与预期数据间是否存在差异以及差异的大小对待测风扇进行分类。
[0013]进一步地，传感器模块还包括热电转换器，该热电转换器用于将待测风扇产生的热能转换为电信号从而获得待测风扇的热能信号，该热电转换器连接NI9234数据采集卡。
[0014]优选地，热电转换器包含经导电金属片串联而成的至少两条长条状热电厚膜，该热电厚膜以碲化锑粉末为热电导电颗粒、以乙基纤维素为粘结剂、以松油醇为溶剂制备而成，碲化锑粉末与乙基纤维素的质量比范围为172:1至175:1，将按照该质量比称量好的碲化锑粉末分散入乙基纤维素的松油醇溶液中制成浆料，再用丝网印刷或旋涂的方式将该浆料制成条状厚膜，条状厚膜成型后经冷等静压提高其致密度。
[0015]优选地，选用的碲化锑粉末的细度为200目。[〇〇16] 优选地，冷等静压的压强为8MPa。
[0017]优选地，本实用新型提供的风扇异音检测系统还包括用于固定待测风扇的固定支架，该固定支架包括一固定座、设置于固定座上的立柱、以及连接于立柱上的夹具，该夹具包括注塑为一体的安装部与夹取部，该安装部以可活动的方式穿过立柱，该安装部上穿插有一与安装部螺旋配合的螺杆，该螺杆位于安装部内的一端形成一用于顶压立柱以固定夹具位置的顶压部，用于连接待测风扇的夹取部内侧设置有柔性夹板。
[0018]优选地，夹取部外侧上设置有用于设置声音传感器和加速度传感器的安装孔。[〇〇19]优选地，立柱上设置有表示立柱高度的刻度。
[0020]本实用新型的有益效果在于:
[0021](1)集信号采集、分析与判断为一体，减少人工因界限判断不一致而带来的误判问题；
[0022](2)测试更加稳定、快捷和方便，自动化程度高，节省人工成本，有利于提高生产效率；
[0023](3)依据NI的高精度采集模块，大大提高了检测的准确度和检测结果的可靠度；
[0024](4)条状热电厚膜相串联形成的热电转换器能高效率地将待测风扇的发热情况转换为电信号进行检测，克服了检测时间短难以反映出待测风扇发热情况的难题；
[0025](5)热电厚膜由碲化锑热电材料、乙基纤维素和松油醇制备而成，其中碲化锑是继碲化铋之后新兴的热电材料，具备良好的热电性能，乙基纤维素具有粘合、填充、成膜等作用，其不溶于水并且热稳定性好，一定程度上保障了热电转换器的稳定性；
[0026](6)乙基纤维素与松油醇相对于制造热电厚膜的其他常规材料而言价格更为低廉，并且性能上佳，毒性微小，有利于保障人体健康的同时有助于降低生产成本；
[0027](7)热电导电颗粒碲化锑粉末与作为粘合剂的乙基纤维素之间的质量比增大至 172:1至175:1，在保证厚膜能成型的前提下极大地降低了粘合剂在热电厚膜中所占的体积比，或者说极大地增加了热电导电颗粒在热电厚膜中所占的体积比，从而提高了热电厚膜的热电性能；
[0028](8)实用新型人使用本实用新型所提供的热电厚膜制备方法制备得的碲化锑热电厚膜的功率因子达到〇.27mW/m ? K2,参考2011年发表在英国皇家物理学会的期刊平台10P SCIENCE上的论文《Dispenser-printed planar thick-film thermoelectric energy generators^印刷法制二维热电厚膜能源发电机)，该论文以碲化锑为热电导电颗粒、以环氧树脂为粘结剂，制备出来的碲化锑热电厚膜的功率因子为〇.16mW/m ? K2,本实用新型提供的碲化锑热电厚膜制备方法提高了碲化锑热电厚膜的热电转换效率，应用于风扇检测中更有利于检测待测风扇的发热情况；[〇〇29](9)使用固定支架对待测风扇进行固定，更加便于检测；[〇〇3〇] (10)夹具的夹取部内侧设置有柔性夹板，增强了夹具与待测风扇贴合的紧密程度，使夹具与待测风扇处于同样的振动频率上，避免因增加夹具影响异音检测；
[0031](11)夹具的夹取部外侧上设置有安装孔，便于对声音传感器和加速度传感器进行安装，克服了传感器难以贴近待测风扇的难题；
[0032](12)用于夹取待测风扇的夹具通过可活动的形式连接于立柱上，可根据实际需要调节夹具的高度；
[0033](13)立柱上设置有刻度，有利于夹具高度的精确调整，从而有利于检测质量的提尚；
[0034](14)同时使用两个相对放置的固定支架夹取待测风扇，使待测风扇悬空进行异音检测，可排除因待测风扇放置不稳固所产生的异音。【附图说明】
[0035]图1是本实用新型中热电转换器的结构示意图。[0〇36]附图标记:1、热电厚膜;2、导电金属片。【具体实施方式】
[0037]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述:
[0038]实施例1
[0039]风扇异音检测系统，包括传感器模块、信号采集模块、数据处理系统和固定支架， 传感器模块包括加速度传感器、声音传感器和热电转换器，该加速度传感器用于识别及传输待测风扇因振动产生的加速度信号，该声音传感器用于识别及传输待测风扇的声音信号，该热电转换器用于将待测风扇产生的热量转换为电信号从而获得待测风扇的热能信号;信号采集模块包括用于采集加速度信号、声音信号及热能信号的NI9234数据采集卡、以及用于实现多通道信号测量的NIcDAQ-9188XT以太网机箱，该NI9234数据采集卡分别连接加速度传感器、声音传感器和热电转换器，该NI9234数据采集卡还连接NI CDAQ-9188XT以太网机箱;数据处理系统设置于计算机内，该数据处理系统包括基于Labview的数据转换及特征提取模块和基于Mat lab的数学建模分析系统模块，该基于Labview的数据转换及特征提取模块分别连接NI CDAQ-9188XT以太网机箱和基于Matlab的数学建模分析系统模块，该基于Labview的数据转换及特征提取模块用于接收来自信号采集模块的加速度信号、声音信号及热能信号、并通过对采集的信号进行时域及频域的变换进行特征提取；该基于 Matlab的数学建模分析系统模块对待测风扇的预期数据进行建模并将来自基于Labview的数据转换及特征提取模块的特征数据与预期数据进行对比，根据该特征数据与预期数据间是否存在差异以及差异的大小对待测风扇进行分类；
[0040]固定支架包括一固定座、设置于固定座上的立柱、以及连接于立柱上的夹具，该夹具包括注塑为一体的安装部与夹取部，立柱上设置有表示立柱高度的刻度，该安装部以可活动的方式穿过立柱，该安装部上穿插有一与安装部螺旋配合的螺杆，该螺杆位于安装部内的一端形成一用于顶压立柱以固定夹具位置的顶压部，用于连接待测风扇的夹取部内侧设置有柔性夹板，增强夹取部于待测风扇的贴合紧密度，夹取部外侧上设置有用于设置声音传感器和加速度传感器的安装孔。[0041 ]振动产生加速度，加速度传感器感应并传输加速度信息，该加速度信息经处理后可直观地看出待测风扇的振动情况，若使用加速度传感器进行检测，检测到的数据为非线性曲线，不易观察出待测风扇的振动情况。[〇〇42] 实施例2
[0043]如图1所示，本实用新型使用的热电转换器包含经导电金属片2串联而成的至少两条长条状热电厚膜1，该热电厚膜1以200目的碲化锑粉末为热电导电颗粒、以乙基纤维素为粘结剂、以松油醇为溶剂制备而成，碲化锑粉末与乙基纤维素的质量比范围为172:1至175: 1，将按照该质量比称量好的碲化锑粉末分散入乙基纤维素的松油醇溶液中制成浆料，松油醇的量应刚好将乙基纤维素溶解，若过少将不足以溶解乙基纤维素，若过多将影响浆料的浓稠度、甚至最后的成膜质量，松油醇的量为经数次试验后可获得的经验值，再用丝网印刷或旋涂的方式将该浆料制成条状厚膜，该条状厚膜经过热处理将作为溶剂的松油醇挥发并冷却至常温后，经8MPa冷等静压约十秒钟提高其致密度。
[0044]制得的碲化锑热电厚膜的功率因子达0.27mW/m ? K2,功率因子a2o为Seebeck系数 (塞贝克系数)a的平方与电导率〇的乘积，根据德国科学家Altenkirch的理论，热电转换能力高的热电材料应具备较高的Seebeck系数(塞贝克系数)、较高的电导率和较小的热导率， 其中Seebeck系数(塞贝克系数)和功率因子常用以评判热电材料的热电性能。
[0045]对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.风扇异音检测系统，其特征在于，包括:传感器模块，包括加速度传感器和声音传感器，该加速度传感器用于识别及传输待测 风扇因振动产生的加速度信号，该声音传感器用于识别及传输待测风扇的声音信号；信号采集模块，该信号采集模块包括用于采集加速度信号及声音信号的NI9234数据采 集卡、以及用于实现多通道信号测量的NI CDAQ-9188XT以太网机箱，该NI9234数据采集卡 分别连接加速度传感器和声音传感器，该NI9234数据采集卡连接NI CDAQ-9188XT以太网机 箱；设置于计算机内的数据处理系统，该数据处理系统包括基于Labview的数据转换及特 征提取模块和基于Mat lab的数学建模分析系统模块，该基于Labview的数据转换及特征提 取模块分别连接NI CDAQ-9188XT以太网机箱和基于Matlab的数学建模分析系统模块，该基 于Labview的数据转换及特征提取模块用于接收来自信号采集模块的加速度信号及声音信 号、并通过对来自信号采集模块的信号进行时域及频域的变换进行特征提取；该基于 Matlab的数学建模分析系统模块对待测风扇的预期数据进行建模、并将来自基于Labview 的数据转换及特征提取模块的特征数据与预期数据进行对比，根据该特征数据与预期数据 间是否存在差异以及差异的大小对待测风扇进行分类。2.如权利要求1所述的风扇异音检测系统，其特征在于，传感器模块还包括热电转换 器，该热电转换器用于将待测风扇产生的热能转换为电信号从而获得待测风扇的热能信 号，该热电转换器连接NI9234数据采集卡。3.如权利要求2所述的风扇异音检测系统，其特征在于，该热电转换器包含经导电金属 片串联而成的至少两条条状热电厚膜。4.如权利要求1所述的风扇异音检测系统，其特征在于，还包括两个相对放置的固定支 架，该固定支架用于固定待测风扇，该固定支架包括一固定座、设置于固定座上的立柱、以 及连接于立柱上的夹具，该夹具包括注塑为一体的安装部与夹取部，该安装部以可活动的 方式穿过立柱，该安装部上穿插有一与安装部螺旋配合的螺杆，该螺杆位于安装部内的一 端形成一用于顶压立柱以固定夹具位置的顶压部，用于连接待测风扇的夹取部内侧设置有 柔性夹板。5.如权利要求4所述的风扇异音检测系统，其特征在于，夹取部外侧上设置有安装孔。6.如权利要求4或5所述的风扇异音检测系统，其特征在于，立柱上设置有表示立柱高 度的刻度。
【文档编号】G01H17/00GK205593646SQ201620073873
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】刘力源, 孙博, 吴川辉, 吴祖迥
【申请人】珠海市精实测控技术有限公司