[实用新型]一种便携式齿轮传动噪声测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携式齿轮传动噪声测试系统，用于配合齿轮滚动检查机对齿轮生产过程中的齿轮质量进行检测，属于检测设备技术领域。

背景技术

齿轮的传动噪声和振动信号中含有丰富的啮合状态信息，通过分析齿轮的传动噪声来判定齿轮是否合格已成为齿轮检测一种非常重要的手段。国内生产的齿轮滚动检查机没有相配套的噪声信号分析仪器，国外相应的产品(如格里森)价格又比较昂贵；国内齿轮生产厂家仍依赖工人凭借经验去“听”齿轮的传动噪声，来判定齿轮是否合格，这种方法受人为因素的影响较大。国外埃及阿勒旺大学Sameh M.Metwalley等人利用传声器完成对齿轮箱噪声信号的测量；他们设计的系统可以完成6路信号的噪声测量，但是该系统仍然需要上位机对齿轮传动噪声信号进行分析，没有便携式的功能。国内一般使用振动信号代替噪声信号进行测量，计算声压级来分析齿轮箱体的制造误差。

中国专利文献200910250322.0公开的一种适用于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪，包括噪声探头、CPU中央处理器、滤波放大电路、模数转换(AD)电路、显示电路和键盘、时序控制电路、存储器电路、串行总线接口电路；主要用于锥齿轮生产过程中的质量控制。这种方法通过对一路噪声信号进行采集，并进行数据分析来检测锥齿轮的质量；该系统的显示部分用的是LCD液晶屏，屏幕在对测量结果的数据进行图形显示时，不能将采集的全部数据点直观的显示出来。系统通过串口将数据传输到上位机进行数据处理，没有彻底摆脱对微机的依赖。该系统只是将这种方法应用到锥齿轮质量检测中，没有涉及圆柱齿轮的检测。

发明内容

为了开发一套普遍适用于齿轮加工行业的便携式齿轮测试系统，彻底摆脱对上位机的依赖，本实用新型提出了一种便携式齿轮传动噪声测试系统。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：一种用于齿轮生产过程中质量检测的便携式齿轮噪声测试系统，包括传声器及与传声器相连配套的前置放大器、滤波电路、放大电路、AD转换电路、DSP模块电路、ARM处理模块；传声器与进行阻抗变换的前置放大器连接，前置放大器的输出接口与滤波模块相连，滤波模块的输出接电压跟随器，电压跟随器的输出与同时进行AD转换的AD芯片的输入接口相连，AD的输出数据线与进行地址译码的FPGA连接，FPGA模块与进行数据处理的DSP数据总线相连接，同时DSP的数据总线与地址总线与外扩的SDRAM连接，DSP的SCI接口通过MAX3232芯片与进行命令控制的主控ARM芯片连接，ARM模块的数据总线与地址总线与外扩的RAM连接，ARM的数据总线和触摸屏连接。

所述的传声器及与其相连配套的前置放大器为三路，三路前置放大器均与进行AD转换的AD芯片相连，可以实现三路传声器对齿轮传动噪声信号的同步采样；使用低通滤波电路滤除齿轮传动噪声信号中的无效高频成分。

该系统为双CPU设计，使用主从机的连接模式，其中ARM作为主机，DSP作为从机。

其中信号传感器包括三个传声器及三个配套的前置放大器，对三路齿轮噪声信号的采集后使用，前置放大器进行阻抗变换，提高输入阻抗，降低输出阻抗；滤波电路部分采用巴特沃斯低通滤波器，其主要优势在于在通带内非常平坦，适用于齿轮噪声信号的检测；滤波后的信号由AD芯片进行AD转换后，由高速并行接口经FPGA的地址译码后与DSP的数据总线相连。DSP对采集的16进制数字信号进行转换，并计算出与其相对应的电压值，并在DSP内部进行FFT变换与功率谱谱分析，将分析后的数据与原始数据一起传给ARM模块进行进一步数据分析包括细化谱和倒频谱分析，由三路信号综合分析得出最后的结论。

本实用新型的存储器主要包括：DSP模块中的外扩SDRAM与FLASH主要完成程序与数据存储，为DSP进行数据的预处理提供存储空间；DSP模块通过对USB芯片驱动程序的编写实现U盘的存储功能；ARM模块中外扩SDRAM作为缓存空间。同时设计了SD卡存储电路，可实现大量数据的存储，方便对齿轮传动噪声信号的溯源。

利用本实用新型设计的一种便携式齿轮噪声测试系统，在配合齿轮滚动检查机检测时，使用方法如下所示：

1)用声校准器校准传声器的灵敏度；

2)将三路传声器安装在齿轮滚动检查机上距齿轮啮合点50cm处；

3)打开仪器的电源开关，进入开机登录界面，输入登陆密码；

4)输入齿轮的各个基本参数：主动轮齿数、从动轮齿数、主动轮转速、模数等；

5)在不安装齿轮副时进行一次测量作为背景噪声，将采集的信号保存；