一种锥齿轮传动噪音检测方法及应用其的控制系统与流程

本发明涉及噪音技术领域，尤其是涉及一种锥齿轮传动噪音检测方法及应用其的控制系统。

背景技术：

锥齿轮因其载荷均匀、传动效率高、能改变运动方向等诸多优点在机械传动领域中得到广泛应用，噪声作为其主要质量指标之一，噪声的高低直接影响齿轮的寿命和噪声排放。目前，国内大部分生产厂家对锥齿轮传动噪声评价仍然采用声级计并结合检测人员的听觉经验来判断齿轮是否符合出厂噪音标准，然而对检测人员而言，判断噪声是否是骚扰性的数据是其主观感受的噪声特性或声音质量。

采用声级计测量噪声是科学的，但是存在着由仪器不能灵敏反映的低频率的齿轮传动中的“杂声”与“异响”；若单凭人耳听觉，似乎不够科学，它会受到人的情绪、听力上的差距和判断能力上的差异而影响判断的正确性；但是也不可否定，人耳听觉测量简单、快速及敏感，符合广大消费者的直接感觉及要求。由于人的主观因素介入，会出现以下情况：同样的齿轮噪音，用声压级等客观评价指标进行衡量，其结果是达标的，但感觉是骚扰性的；对另一种齿轮噪音，虽然测量结果显示数值较高，但感觉上比声压级小的更为悦耳。

因此，一种可以有效反映锥齿轮传动噪声品质的检测方法和检测系统尤为重要。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种锥齿轮传动噪音检测方法及应用其的控制系统，其可以解决上述问题，能够符合客观上的判定又能符合主观判定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锥齿轮传动噪音检测方法，包括以下步骤:

s1、判定锥齿轮的转动方向；

s2、采集当前锥齿轮传动噪音数据；

s3、将该噪音数据进行数据处理；

s4、将该噪音数据进行fft频谱分析；

s5、判定该噪音数据是否符合24临界频带滤波；

s6、计算该噪音数据的沿临界频带变化的特定响度。

优选地，在步骤s3中，判定处理后的噪音数据的声压值。

优选地，当该噪音的声压值≤adba时，计算该噪音的沿临界频带变化的特定响度值；当该噪音的声压值＞adba时，则判定该锥齿轮不及格。

优选地，在步骤s3中，该噪音的沿临界频带变化的特定响度(单位为sonebark)可表示为：

le为折算的分贝数，

e1＝0.25，k1＝0.0635，

lhs为听觉门限，可以用以下公式计算：

则整个临界频带(0～24bark)上对特定响度进行积分就得到总的响度：

优选地，在步骤s4中，当该噪音的沿临界频带变化的特定响度≤bsone时，则该锥齿轮传动噪音合格；当该噪音的沿临界频带变化的特定响度＞bsone时，则判定该锥齿轮不及格。

本发明的另外一种方案是这样实现的：一种应用于上述的锥齿轮传动噪音检测方法的控制系统，包括有主控制器、数据采集与储存模块以及分析与处理模块，所述数据采集与储存模块采集噪音信号并储存并发送信号至所述主控制器，所述主控制器发送信号至所述分析与处理模块，所述分析与处理模块计算该噪音信号的响度和声压以及绘制其图形。

优选地，所述采集与储存模块包括有采集模块和储存模块，声传感器与所述采集模块连接，声传感器将采集的噪音信号通过所述采集模块传输至所述储存模块，所述储存模块储存所述采集模块和所述分析与处理模块产生的数据。

优选地，所述分析与处理模块包括有计算模块和图形绘制模块，所述计算模块根据所述采集与储存模块采集的噪音数据进行响度计算，所述图形绘制模块根据所述采集与储存模块所得到的数据进行绘制图表。

优选地，其还包括子程序模块，所述主控制器发送信号至所述子程序模块，所述子程序模块根据该噪音形成噪声声学指标的特点以及对噪声音频分析。

本发明的有益效果在于：上述锥齿轮传动噪音检测方法及应用其的控制系统，能够从客观的角度上检测锥齿轮的是否合格，且又能符合主观的角度的检测结果，此种检测方式科学且严谨，符合大众评审方法。

附图说明

图1为本发明涉及的锥齿轮传动噪音检测方法的流程图；

图2为本发明涉及的锥齿轮传动噪音检测系统的线框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种锥齿轮传动噪音检测方法，包括以下步骤:

步骤1、判定锥齿轮的转动方向；

步骤2、采集当前锥齿轮传动噪音数据；

采用声传感器采集测试锥齿轮传动的噪音数据，并将声信号转化成为电信号，并使用数据采集卡将电信号转化成为数据储存至计算机中。声传感器的型号为hs14423，该型号的声传感器采用镍振膜和镍合金外壳，并进行特殊的稳定性处理，具有频率范围宽、频率特性好、动态范围宽、动态特性好、温度和长时间稳定性好等优点。数据采集卡的型号为nipxi-4498，作为专为高通道数的声音和振动应用面设计的高精度采集模块，其采样率高达204.8ks/s的16路同步采样模拟输入，其24位分辨率adc具有114db动态范围。计算机采用了hp(惠普)z8g4图形工作站，采用两颗intelxeonscalable处理器，外置6声道24bit创新7.1a5声卡，模拟采样率高达196khz，具备daqmx通道扩展功能的ni-asqmx的编程，采用matlab软件进行数学运算。

步骤3、将该噪音数据进行数据处理，判定处理后噪音数据的声压值；

分析测试锥齿轮产生噪音的各项参数，并判定该噪音的声压值，若噪音的声压值≤adba时，则计算沿临界频带变化的特定响度，a的数值根据齿轮的型号不同而变化。

该噪音的沿临界频带变化的特定响度(单位为sonebark)可表示为：

le为折算的分贝数，

e1＝0.25，k1＝0.0635

lhs为听觉门限，可以用以下公式计算：

则整个临界频带(0～24bark)上对特定响度进行积分就得到总的响度：

若噪音的声压值＞adba时，则判定该锥齿轮为不及格。

步骤4、将该噪音数据进行fft频谱分析；

通过快速傅里叶变换将复噪声号分解为较简单信号。

步骤5、判定该噪音数据是否符合24临界频带滤波；

临界频带是心理声学中一个基本概念，简单的说就是假定声音在听觉系统中是通过一组滤波器来分析的，每一个滤波器所处理的频带就称为一个临界频带，每个临界频带的带宽就称为临界带宽，所有的临界频带连在一起就组成了人耳的听觉区域。

24临界频带即bark临界频带可以显示出掩蔽效应曲线与中心频率无关的特点，也可以显示与人的听觉系统的生理特征之间的线性关系，也就是内耳中基底膜的长度，可以模拟人耳进行感受声音。

步骤6、计算该噪音数据的沿临界频带变化的特定响度。

当该噪音的沿临界频带变化的特定响度≤bsone时，则该锥齿轮传动噪音合格。

当计算得出该噪音的沿临界频带变化的特定响度≤bsone时，则判定为及格；当计算得出该噪音的沿临界频带变化的特定响度＞bsone时，则判定为不及格，b的数值根据齿轮的型号不同而变化。

采集10个锥齿轮产生的噪音参数，并根据上述步骤进行判定这10个锥齿轮是否合格，并检测结果如表1所示。

表1检测结果

如图2所示，本发明还提供另外一种方案，一种应用于上述锥齿轮传动噪音检测方法的控制系统包括有主控制器1、采集与储存模块2、分析与处理模块3以及子程序模块4，采集与储存模块2采集噪音信号并储存并发送信号至主控制器1，主控制器1发送信号至分析与处理模块3，分析与处理模块3计算该噪音信号的响度和声压以及绘制其图形，主控制器1发送信号至子程序模块4，子程序模块4根据该噪音形成噪声声学指标的特点以及对噪声音频分析。

采集与储存模块2包括有采集模块21和储存模块22，声传感器与采集模块21连接，声传感器能够将采集的噪音信号通过采集模块21传输至储存模块22，储存模块22能够储存采集模块21和分析与处理模块3产生的数据，采集模块21还能采集excel、access及sql等数据库中的数据，并实现读取数字格式的的wav、mp3等音频文件。

分析与处理模块3包括有计算模块31和图形绘制模块32，计算模块31能够根据采集与储存模块2采集的噪音数据进行响度计算，图形绘制模块32能够根据采集与储存模块2所得到的数据进行绘制图表，便于分析人员进行分析该锥齿轮产生的噪音各项数据的变化。计算模块31主要包含常用的ansi-s34(2007)及iso532b的计算方法，并集成音频转换滤波等其他音频分析功能。图形绘制模块32实现音频数据的时频过程线绘制，响度计算分析数据的绘制，并能方便的输出图片。

子程序模块4包括有人耳仿真模块41、主客观评价分析模块42、小波分析模块43和傅里叶变换模块44，人耳仿真模块41能够相仿人听噪音的感觉，根据采集与储存模块2收集的噪音信号进行拟人化感受，主客观评价分析模块42能够根据采集与储存模块2从物理上和拟人化进行分析，小波分析模块43能够根据分析与处理模块3所绘制的图进行分析，傅里叶变换模块44能够根据分析与处理模块3和分析与处理模块3的数据进行分析计算，使锥齿轮噪音检测结果更加合理、且检测更加高效。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。