[发明专利]一种基于频响函数的装配质量检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于频响函数的装配质量检测方法，采用基于频响函数的装配质量检测系统，包括：冲击激励单元、测量单元、分析单元以及输出显示单元；在被测衬板上设置至少一个测点，冲击激励单元在每一个测点位置产生振动信号；测量单元包括加速度传感器，在衬板上与冲击激励单元作用面相对的一面的每一个测点位置设置加速度传感器，采集加速度信号并传送至分析单元，所述分析单元对采集到的数据进行分析，判断装配质量是否合格；分析单元将分析结果传送至输出显示单元进行显示；其特征在于，包括：

以反映被测衬板的构型为原则，在被测衬板上布置合适的测点；其中，所述衬板为球磨机筒体内的衬板；

设定采集采样频率，采用多点冲击激励法，采集每一个测点的加速度信号；

根据采集到的加速度信号计算出真正作用于被测衬板上的作用力；

对各测点进行频响函数估计；

根据估计的频响函数，求出幅频特性和相频特性；

根据幅频特性和相频特性计算相干函数，通过相干函数评定频响函数估计的可信度；

将幅频特性、相频特性及相干函数曲线输入装配质量库，采用模板匹配法与装配质量对应的特性曲线进行匹配，如果匹配成功则装配质量合格，否则不合格；

根据幅频特性和相频特性计算相干函数，具体为：

其中，G_x(f)输入谱、G_y(f)输出谱、G_xy(f)输入与输出的互谱、

S_x(f)输入谱密度、S_y(f)输出谱密度、S_xy(f)条件谱密度；

所述对各测点进行频响函数估计，具体为：

设输入端激励力矩阵f(t)_N×1，输出端响应矩阵x(t)_O×1，对应频率域的激励力和响应力矩阵分别为F(f)_N×1和X(f)_O×1；

假设输入端的噪声矩阵m(t)_N×1，对应测量单元输出端矩阵n(t)_O×1，对应频率域输入噪声和输出噪声矩阵为M(f)_N×1和N(f)_O×1；

测量单元测得时域输入信号a(t)_N×1，输出信号b(t)_O×1，频域为A(f)_N×1、B(f)_O×1，则输入输出之间的关系为：

a(t)＝f(t)+m(t)

b(t)＝x(t)+n(t)

或者

A(f)＝F(f)+M(f)

B(f)＝X(f)+N(f)

则理想情况下，系统频响函数估计式为：X(f)＝H(f)F(f)；

当有噪声污染时，频响函数估计式为：

其中，H(f)、分别是理想情况和有噪声污染时的单位激励响应；

系统的频响函数估计模型根据H₃估计法得到，即

其中，

H₁(f)＝G_fx(f)G_ff(f)^-1

H₂(f)＝G_xx(f)G_xf(f)^-1

其中，G_fx(f)实测输入信号和实测输出信号的互谱均值，G_ff(f)实测输入信号的的自谱均值，G_ab(f)实测输入噪声信号的自谱均值，G_aQ(f)系统输入噪声的自谱均值，G_xx(f)实测输出信号的自谱均值，G_xf(f)实测输出信号和实测输入信号的互谱均值，G_bb(f)实测输出噪声的自谱均值，G_bQ(f)系统输出信号的自谱均值；

根据估计的频响函数，求出幅频特性和相频特性，具体为：

θ(w)＝∠G(jw)

其中，Φ(jw)为幅频特性、G(jw)为频率响应、X是信号的输入、Y是信号的输出、θ(w)是信号的相频特性。

2.如权利要求1所述的一种基于频响函数的装配质量检测方法，其特征在于，所述根据采集到的加速度信号计算出真正作用于被测衬板上的作用力f_t，具体为

其中，f_m为实际施加在衬板上的激励力，为三维力传感器的附加质量，为激振系统引入的附加质量，a为三维力传感器附加质量和激振系统引入的附加质量所消耗的惯性加速度。