一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，適用于各型列車軸箱軸承的檢測。該方法在軌道兩邊布置聲學(xué)傳感器陣列用于軸承聲音數(shù)據(jù)采集，在軌道上安裝車輪傳感器判斷輪對速度及位置，根據(jù)輪對位置對陣列聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行波束形成以實(shí)現(xiàn)軸承聲音數(shù)據(jù)信噪比的提升。每個聲學(xué)傳感器陣列包含至少2個全指向性麥克風(fēng)傳感器，各麥克風(fēng)傳感器頻率響應(yīng)范圍為50～15KHz，相鄰麥克風(fēng)中心間距小于所接收的波長的1/2，麥克風(fēng)的安裝高度軸承高度一致。在軌道上總共安裝至少2個車輪傳感器，傳感器對稱分布于麥克風(fēng)陣列中心線±3米的范圍內(nèi)，各傳感器與麥克風(fēng)陣列中心線的距離可變化，但必須被精確測量以滿足陣列信號處理的需要。
【專利說明】
一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及列車軸承在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滾動軸承作為機(jī)械設(shè)備中重要的旋轉(zhuǎn)零件，也是機(jī)械設(shè)備的重要故障源之一。與機(jī)械其他零部件相比，滾動軸承有一個很大的特點(diǎn)，就是其壽命離散性很大。有的軸承已經(jīng)大大超過設(shè)計(jì)壽命卻依然完好地工作，而有的軸承遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命就出現(xiàn)各種故障。
[0003]列車軸承是列車走行部中工作條件最惡劣的部件之一，在列車連續(xù)高速長里程運(yùn)行情況下，列車軸承承受的動態(tài)載荷大，軸承一旦發(fā)生故障就會很快發(fā)展，若不及時發(fā)現(xiàn)，會導(dǎo)致熱軸、燃軸、切軸等事故的發(fā)生。國內(nèi)外列車在在運(yùn)用中已經(jīng)出現(xiàn)過此類事故，研制軸承狀態(tài)監(jiān)測和診斷設(shè)備具有重要意義。
[0004]振動檢測技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的軸承狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，但傳統(tǒng)的振動檢測技術(shù)為接觸式診斷，安裝復(fù)雜，且故障率高。單通道的聲音診斷技術(shù)為非接觸式診斷，但容易受到噪聲干擾，信噪比低，難以得到理想的檢測效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法。采用陣列聲音檢測技術(shù)，該檢測方法不僅具備了非接觸式診斷的優(yōu)點(diǎn)，還可以克服單通道聲音診斷技術(shù)信噪比低的缺陷，能實(shí)現(xiàn)對各型列車軸箱軸承的檢測，檢測效率高，檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法。包括:安裝于軌道兩側(cè)聲學(xué)機(jī)柜內(nèi)的聲學(xué)傳感器陣列、采用軌卡式安裝的車輪傳感器、基于陣列聲音數(shù)據(jù)及車輪傳感器數(shù)據(jù)的陣列信號處理方法。其中，
[0007]所述聲學(xué)傳感器陣列共兩個，分布在軌道兩側(cè)，每個聲學(xué)傳感器陣列由至少2個全指向性麥克風(fēng)傳感器組成，各麥克風(fēng)傳感器頻率響應(yīng)范圍為50?15KHz，相鄰麥克風(fēng)中心間距相等，且小于所接收的聲波波長的1/2，麥克風(fēng)的安裝高度與被檢軸承高度一致；
[0008]所述車輪傳感器采用軌卡式安裝，數(shù)量至少為2，傳感器對稱分布于麥克風(fēng)陣列中心線土 3米的范圍內(nèi)，各傳感器與麥克風(fēng)陣列中心線的距離可變化，但必須精確測量以適應(yīng)陣列信號處理的需要；
[0009]所述陣列信號處理方法需要根據(jù)車輪傳感器信號計(jì)算車速及軸承位置，并根據(jù)軸承位置來實(shí)現(xiàn)對陣列麥克風(fēng)信號的合成。
[0010]優(yōu)選的，所述聲學(xué)傳感器陣列分布在軌道兩側(cè)。
[0011 ]優(yōu)選的，每個聲學(xué)傳感器陣列由至少2個麥克風(fēng)組成。
[0012]優(yōu)選的，所述麥克風(fēng)傳感器為全指向性麥克風(fēng)傳感器。
[0013]優(yōu)選的，所述麥克風(fēng)傳感器的頻率響應(yīng)為50?15KHz。
[0014]優(yōu)選的，相鄰麥克風(fēng)中心間距相等，且小于所接收聲波波長的1/2。
[0015]優(yōu)選的，各麥克風(fēng)的安裝高度與被檢軸承一致。
[0016]優(yōu)選的，車輪傳感器數(shù)量至少為2。
[0017]優(yōu)選的，車輪傳感器對稱分布于麥克風(fēng)中心線±3米的范圍內(nèi)。
[0018]優(yōu)選的，各傳感器的位置可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，但與麥克風(fēng)陣列中心線的距離必須被精確測量以適應(yīng)陣列信號處理的需要。
[0019]優(yōu)選的，根據(jù)車輪傳感器的信號來進(jìn)行車速的計(jì)算并確定不同時刻軸承相對于傳感器陣列中心線的位置。
[0020]優(yōu)選的，根據(jù)軸承位置及陣列麥克風(fēng)信號，用波束形成的方法來實(shí)現(xiàn)信噪比的增強(qiáng)。
[0021]本方案的工作過程是:
[0022]當(dāng)列車通過時，同步采集各麥克風(fēng)的聲音數(shù)據(jù)并保存，同步采集各車輪傳感器的信號數(shù)據(jù)并保存。當(dāng)列車離去后，根據(jù)車輪傳感器信號計(jì)算各軸承通過信號采集區(qū)的時間，并計(jì)算不同時刻軸承所在位置，根據(jù)相應(yīng)時刻軸承的位置及陣列麥克風(fēng)數(shù)據(jù)完成波束形成，實(shí)現(xiàn)信噪比的提高，為進(jìn)一步的缺陷識別算法做好準(zhǔn)備。
【附圖說明】
[0023]圖1為本申請用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法的傳感器安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明是一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，用于檢測列車軸承缺陷。本發(fā)明包括分布在軌道兩側(cè)的麥克風(fēng)陣列2、安裝于軌道上的車輪傳感器I，以及基于陣列聲音數(shù)據(jù)及車輪傳感器數(shù)據(jù)的陣列信號處理方法。
[0026]麥克風(fēng)傳感器陣列2安裝于軌道兩側(cè)的聲學(xué)機(jī)柜中，各麥克風(fēng)陣列方向與軌道平行，且各麥克風(fēng)傳感器安裝高度與被檢軸承一致。每個麥克風(fēng)傳感器陣列由至少2個全指向性麥克風(fēng)傳感器組成，各麥克風(fēng)傳感器的頻率響應(yīng)為50?15KHz。相鄰麥克風(fēng)中心間距相等，為了消除柵瓣，要求相鄰麥克風(fēng)中心間距小于所接收聲波波長的1/2。
[0027]車輪傳感器I使用軌卡式安裝，數(shù)量至少為2，安裝位置在麥克風(fēng)陣列中心線±3米的范圍內(nèi)，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，但必須精確測量安裝完成后各傳感器與麥克風(fēng)陣列中心線的間距。根據(jù)各車輪傳感器的感應(yīng)時間及安裝位置可準(zhǔn)確計(jì)算出不同時刻被檢軸承的位置，再使用相同時刻的陣列聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行波束形成即可實(shí)現(xiàn)聲音信號的信噪比提升，提升處理算法的準(zhǔn)確率，更好地實(shí)現(xiàn)軸承的缺陷檢測。
[0028]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，包括:安裝于軌道兩側(cè)聲學(xué)機(jī)柜內(nèi)的聲學(xué)傳感器陣列、安裝于軌道上的車輪傳感器、基于陣列聲音數(shù)據(jù)及車輪傳感器數(shù)據(jù)的陣列信號處理方法。其中， 所述聲學(xué)傳感器陣列共兩個，安裝在軌道兩側(cè)的聲學(xué)機(jī)柜內(nèi)，每個聲學(xué)傳感器陣列由至少2個全指向性麥克風(fēng)傳感器組成，各麥克風(fēng)傳感器頻率響應(yīng)范圍為50?15KHZ，相鄰麥克風(fēng)中心間距相等，且小于所接收的聲波波長的1/2，麥克風(fēng)的安裝高度與被檢軸承高度一致； 所述車輪傳感器采用軌卡式安裝，數(shù)量至少為2，傳感器對稱分布于麥克風(fēng)陣列中心線±3米的范圍內(nèi)，各傳感器位置可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，但與麥克風(fēng)陣列中心線的距離必須精確測量以滿足陣列信號處理的需要； 所述陣列信號處理方法需要根據(jù)車輪傳感器信號計(jì)算車速及軸承位置，并根據(jù)軸承位置來實(shí)現(xiàn)對陣列麥克風(fēng)信號的合成。2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，所述聲學(xué)傳感器陣列分布在軌道兩側(cè)的聲學(xué)機(jī)柜內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，每個聲學(xué)傳感器陣列由至少2個麥克風(fēng)組成。4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，所述麥克風(fēng)傳感器為全指向性麥克風(fēng)傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，所述麥克風(fēng)傳感器的頻率響應(yīng)為50?15KHz。6.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，相鄰麥克風(fēng)中心間距相等，且小于所接收聲波波長的1/2。7.根據(jù)權(quán)利要求3的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，各麥克風(fēng)的安裝高度與被檢軸承一致。8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，車輪傳感器數(shù)量至少為2。9.根據(jù)權(quán)利要求8的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，車輪傳感器對稱分布于麥克風(fēng)中心線± 3米的范圍內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，各傳感器的位置可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，但與麥克風(fēng)陣列中心線的距離必須被精確測量以滿足陣列信號處理的需要。11.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，根據(jù)車輪傳感器的信號來進(jìn)行車速的計(jì)算并確定不同時刻軸承相對于傳感器陣列中心線的位置。12.根據(jù)權(quán)利要求11的一種用于列車軸承缺陷在線監(jiān)測的陣列聲學(xué)檢測方法，其特征在于，根據(jù)某時刻的軸承位置及相應(yīng)時刻的陣列麥克風(fēng)信號，用波束形成的方法來實(shí)現(xiàn)信噪比的增強(qiáng)。
【文檔編號】G01M13/04GK105865788SQ201610211527
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】楊凱, 王澤勇, 趙全軻, 張渝, 高曉蓉, 彭朝勇, 趙波, 胡繼東, 喻飛
【申請人】成都鐵安科技有限責(zé)任公司