一種發(fā)動(dòng)機(jī)滑油金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)的信號(hào)檢波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)的信號(hào)檢波 方法，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)健康狀態(tài) 的在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)檢測(cè)油液中金屬顆粒的數(shù)量、性質(zhì)、大小等參數(shù)反映發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)。 [0003]如圖2所示，一種油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由金屬肩傳感器探頭、信號(hào)傳輸 電纜和信號(hào)處理單元組成。傳感器探頭安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)從滑油增壓栗至滑油濾的供油管路 上，供油液從傳感器探頭通徑通過(guò)，以便檢測(cè)金屬顆粒。由于油液中含有不同性質(zhì)與粒徑的 金屬顆粒，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在輸出端會(huì)產(chǎn)生正弦或余弦信號(hào)，分別代表性質(zhì)不同的金屬 顆粒信息。信號(hào)檢波則是其中對(duì)有效信號(hào)的判別及解析。
[0004] 作為滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的重要環(huán)節(jié)，信號(hào)檢波的結(jié)果直接 影響到系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度及精度，因而檢波方法本身應(yīng)具有較高的準(zhǔn)確性及可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)檢波的數(shù)據(jù)源來(lái)自兩個(gè)通道，表述 為左右通道，分別對(duì)鐵信號(hào)和非鐵信號(hào)敏感，當(dāng)有鐵磁性顆粒通過(guò)傳感器時(shí)，左右通道在相 同的位置分別產(chǎn)生同相位信號(hào)（均為正弦信號(hào))且左通道幅值明顯大于右通道幅值；當(dāng)有非 鐵磁性顆粒通過(guò)傳感器時(shí)，左右通道在相同的位置分別產(chǎn)生反相位信號(hào)（左通道為正弦信 號(hào)，右通道為余弦信號(hào))且右通道幅值明顯大于左通道幅值?；谠摲N信號(hào)特征，能夠根據(jù) 左右通道的相位關(guān)系及信號(hào)幅值關(guān)系對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢波。
[0006] 有鑒于此，本申請(qǐng)的發(fā)明人構(gòu)思了油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)的信號(hào)檢波方法，其針 對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)特征，采用雙重判斷的方式確定金屬顆粒信號(hào)所在位置，依據(jù) 信號(hào)波形趨勢(shì)及跨度特征判別信號(hào)有效性，依據(jù)信號(hào)相位差異關(guān)系鑒別金屬顆粒性質(zhì)，依 據(jù)信號(hào)幅值大小及半波比例鑒別顆粒大小，利用非線性擬合方式進(jìn)行金屬顆粒粒徑標(biāo)定。
[0007] 本發(fā)明提出的油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)的信號(hào)檢波方法，能夠?qū)︻w粒信號(hào)進(jìn)行有效 識(shí)別與提取，因而為準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀況起著關(guān)鍵作用。
[0008] 針對(duì)滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的信號(hào)特征，本發(fā)明提出一種用于發(fā) 動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)油液顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)檢波方法。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)滑油金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)的信號(hào)檢波方 法，其金屬顆粒監(jiān)測(cè)傳感器的左右通道中的一個(gè)對(duì)鐵信號(hào)敏感，而另一個(gè)對(duì)非鐵信號(hào)敏感， 包括以下步驟:步驟1、從金屬顆粒監(jiān)測(cè)傳感器的左右通道同步獲取監(jiān)測(cè)信號(hào)，從中提取一 段輸入數(shù)據(jù)，其代表監(jiān)測(cè)信號(hào)的幅值;步驟2、利用以下公式，計(jì)算左通道輸入信號(hào)的能量分 布φ(1χ(η)) : φ(1χ(η)) = lx(n)lx(n). - lx(n - l)bc(n.+ 1)，其中，1χ(η)為左通道的 輸入數(shù)據(jù)的值，η表示輸入數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)信號(hào)中的位置的索引值，n = l~N，N為輸入數(shù)據(jù)的總 數(shù)；步驟3、按順序遍歷能量數(shù)據(jù)φ(1χ(η)),找到I φ(1χ(η)) I小于能量閾值且 | φ(1χ:(η+ 1)) |大于能量閾值的一個(gè)或多個(gè)遞增索引值、以及|φ:(1χ(η))|大于能量閾值 且| φ(1χ(η + 1)) |小于能量閾值的一個(gè)或多個(gè)遞減索引值，并判斷每對(duì)相鄰的遞增索引 值與遞減索引值之間的距離是否大于第一距離閾值，如果判斷為是，則將該對(duì)遞增索引值 與遞減索引值，作為潛在有效信號(hào)的起止參考位置。
[0010] 本發(fā)明提出的信號(hào)檢波方法有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
[0011] 1、由于采用雙重判斷的方式確定金屬顆粒有效信號(hào)所在位置，因而能夠準(zhǔn)確獲取 位置信息而不造成誤判，保證結(jié)果的可靠性。
[0012] 2、依據(jù)信號(hào)幅值大小及半波比例鑒別顆粒，保證只有在波形幅值超過(guò)既定閾值且 波形上下部分差異在偏差范圍內(nèi)時(shí)，才被認(rèn)為是有效波形，因而能夠有效排除噪聲干擾引 入的突變峰值干擾。
[0013] 3、利用非線性擬合方式進(jìn)行金屬顆粒粒徑標(biāo)定，將檢測(cè)到的信號(hào)幅值對(duì)應(yīng)金屬顆 粒真實(shí)粒徑，保證解析結(jié)果誤差小，精度高。
[0014] 4、本發(fā)明提出的信號(hào)檢波方法，應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，能夠有效進(jìn)行顆粒信息的判別及解析。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)檢波方法的流程圖；
[0016] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接框圖；
[0017] 圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)檢波方法的測(cè)試結(jié)果，其中，圖3示出了鐵 磁性金屬顆粒的測(cè)試結(jié)果，圖4示出了非鐵磁性金屬顆粒的測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面，結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管以下的說(shuō)明涉及到有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施例的很多 技術(shù)細(xì)節(jié)，但這僅為用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理的示例、而不意味著任何限制。本發(fā)明能夠適用 于不同于以下例舉的技術(shù)細(xì)節(jié)之外的場(chǎng)合，只要它們不背離本發(fā)明的原理和精神即可。
[0020] 另外，為了避免使本說(shuō)明書(shū)的描述限于冗繁，在本說(shuō)明書(shū)中的描述中，可能對(duì)可在 現(xiàn)有技術(shù)資料中獲得的部分技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了省略、簡(jiǎn)化、變通等處理，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)是可以理解的，并且這不會(huì)影響本說(shuō)明書(shū)的公開(kāi)充分性。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的信 號(hào)特征，采用雙重判斷的方式確定金屬顆粒有效信號(hào)所在位置，依據(jù)信號(hào)波形趨勢(shì)及跨度 特征判別信號(hào)有效性，依據(jù)信號(hào)相位差異關(guān)系鑒別金屬顆粒性質(zhì)，依據(jù)信號(hào)幅值大小及半 波比例鑒別顆粒大小，利用非線性擬合方式進(jìn)行金屬顆粒粒徑標(biāo)定。
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)檢波方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例的信號(hào)檢波方法主要包括初步判斷和精確判斷兩個(gè)階段。這里將左通道數(shù)據(jù)描述為 lx(n)，右通道數(shù)據(jù)描述為rx(n)，其中η為數(shù)據(jù)索引值，η=1~Ν，Ν為每個(gè)通道的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)， 即輸入信號(hào)的被采樣數(shù)。其中，左右通道分別對(duì)鐵信號(hào)和非鐵信號(hào)敏感。
[0023] -、通過(guò)以下步驟1至4來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁性金屬顆粒的檢測(cè)。
[0024] 1、檢測(cè)鐵磁性金屬顆粒，這通過(guò)處理左通道信號(hào)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。利用以下公式，計(jì)算左 通道輸入信號(hào)的能量分布φ〇χ(η)):
[0025] φ(1χ(η)) = ?χ(η)1χ(η) - ?χ(η - 1)1χ(η + 1)
[0026] 由于金屬顆粒位置處，左通道信號(hào)能量較大，因此可以通過(guò)設(shè)置閾值的方法初步 篩選出磨粒(鐵磁性金屬顆粒）的位置。根據(jù)上述信號(hào)能量φ(1χ(η)；)的均值，可將閾值T設(shè) 定為： Ν
[0027] Τ=0^|φ(?χ(π))| η-1
[0028] 式中，C為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，在滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)驗(yàn)證，C優(yōu)選取為1~4。
[0029] 以T為閾值，對(duì)|(p〇x(n))|從n=l~N(這里，N=2048)進(jìn)行遍歷，當(dāng)| φ〇Χ(η))丨小 于Τ且I φ.(1_χ(η_+ 1):) I大于Τ時(shí)，記錄下當(dāng)前數(shù)據(jù)索引值η，令index_up = n;當(dāng)| φ(1χ(.η))丨 大于Tjl.l φ〇Χ(η + 1)) I小于Τ時(shí)，記錄下當(dāng)前數(shù)據(jù)索引值η，令index_down = n，并將相鄰 的indeX_up與indeX_d〇wn進(jìn)行比較，若兩者相距(差值)小于100(距離閾值），則認(rèn)為此信號(hào) 為尖峰噪聲引入的干擾，不作為有效信號(hào)，需舍棄，否則(兩者相距(差值)不小于100)認(rèn)為 信號(hào)有效，保留數(shù)據(jù)索引值inde X_up和indeX_d〇wn，作為初步判斷有效的信號(hào)的兩端參考 位置，并將記錄波形個(gè)數(shù)(有效信號(hào)個(gè)數(shù))的變量cnt加1。
[0030] 遍歷完成后，得到該組N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的波形個(gè)數(shù)cnt及每個(gè)有效信號(hào)對(duì)應(yīng)的有效數(shù)據(jù) 索引值index_up和index_down(對(duì)于包含大于1個(gè)有效信號(hào)波形的數(shù)據(jù)，可用數(shù)組記錄索引 值，這里，為了描述簡(jiǎn)明，以包含一個(gè)有效信號(hào)波形的情況為例），至此完成雙重判斷之中的 初步判斷，保留的各個(gè)數(shù)據(jù)索引值作為后續(xù)處理的參考位置。也就是說(shuō)，通過(guò)上述步驟，從 在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的連續(xù)信號(hào)中初步提取出了多個(gè)潛在的有效信號(hào)。
[0031] 2、根據(jù)滑油系統(tǒng)油液金屬顆粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效信號(hào)特征，在步驟1的結(jié)果的基 礎(chǔ)上，對(duì)記錄的每個(gè)有效信號(hào)的參考位置index_up和index_down分別前后延拓50點(diǎn)，得到 index_up_50