[发明专利]基于音频分析的微型振动马达缺陷诊断装置及缺陷识别方法

说明书

本发明公开了一种基于音频分析的微型振动马达缺陷诊断装置及缺陷识别方法，该诊断装置主要由载物台、压紧机构、音频采集机构和计算机组成；首先利用阻尼压紧机构将微型振动马达固定于载物台卡槽内，形成下端刚性，上端柔性的固定方式，然后由音频采集机构的声音传感器采集音频信号，再由计算机进行处理，将采集的音频信号转换到人耳梅尔频谱，并由各频带的重要度系数分布，辨认微型振动马达存在的缺陷，实现对微型振动马达缺陷的无损、实时、高精度检测。本发明能够实现对带有偏心块的微型振动马达的缺陷检测，填补了带偏心块微型振动马达检测技术的空白，在无损检测技术领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明属于机器缺陷检测技术领域，涉及一种基于音频分析的微型振动马达缺陷检测技术，尤其涉及一种基于邻域分析法的人耳模拟微型触觉反馈来实现马达缺陷识别的诊断装置及识别方法。

背景技术

随着交互式电子设备的快速发展，设备是否能够稳定地传递运行中有效信号的问题将会越来越引起人们的重视。微型振动马达作为交互式电子设备传递振动信号的基础，其状态的稳定性直接关系到用户的体验乃至安全。国内外的生产环境很早就开始对微型振动马达进行各种无损检测，以保证该类电子设备在使用中用户的触感、听觉舒适性与安全性。同时，由于该类电子设备的生产数量与需求量都非常庞大(仅我国，每年投入市场的具有反馈效果的交互电子设备就约35亿台)，因此在对该类电子设备质量进行检测的同时，还需要具有较高的检测效率。

目前，微型振动马达无损检测技术主要有运行电压检测、振动检测和红外检测等。日本基恩士公司发明了一种根据电机运行过程中产生的振动信号检测电机损伤的装置，由于振动信号的杂糅性，该装置误判率很高，只能识别较简单的故障种类。昆山祺迈测控设备公司进一步开发振动型微型马达检测装置，但该装置的识别效率依然不高，且其并不能检测带偏心块的振动马达运行损失情况，同时也无法满足检测速度要求。TSC公司开发了微型电机的端口电流检测系统，识别微型振动马达运行过程中电机电流的暂态故障信号，当采样频率达到50KHz时，检测系统可实现10/s的检测速度，但这样的检测速度仍旧很低，并且和振动检测一样，不能检测带偏心块的微型振动马达是否正常工作以及判别用户使用的舒适性。

另外一种较为成熟的电机无损检测技术为音频检测，目前的音频检测技术均被用于检测不含偏心块的微型振动马达，主要用于检测音频信号中的暂态故障，由于带偏心块的振动马达本身就含有大量暂态信号，因此不适用于含偏心块的微型振动马达缺陷检测。因此这种检测方式也无法满足当下大量切触觉反馈的生成环境。且由于暂态分析所需信号数据是从一段时间内提取的，一般很难满足实时性，该检测方法对微型振动马达的检测速度较低。

综上所述，现有的微型振动马达无损检测技术或是不能达到高的检测速度，或者是不能实现各个方面性能的同时检测。随着触觉反馈设备的发展，亟待研究开发出一种能实现与生产速度同步的、对微型振动马达各个方面性能(例如轴变形、轴承磨损引起的振动故障等)进行无损检测的技术，实现确保产能的检测速度和用户使用的安全与舒适性。

发明内容

针对目前微型振动马达无损检测技术中存在的检测速度慢、无法同时实现对微型振动马达各方面性能全面检测的问题，本发明目的旨在提供一种基于音频分析的微型振动马达缺陷诊断装置及缺陷识别方法，可同时实现对微型振动马达由于轴变形、轴承磨损、外壳变形、润滑油过少、转子上有杂物等故障引起的声音过大、声音太尖锐、声音伴随杂音、声音太小、声音渐变明显的缺陷进行高速无损检测。

音频检测研究发现，人耳对声音的敏感强度是不均匀分布的，当振动系统引起的控制震颤频率在3000～4000Hz之间发生变换时，人耳会有很强的毛刺杂音感。而当微型振动马达产品中存在缺陷时，其产生的频带能量与正常件相比会有很大不同，正常微型振动马达的频带能量分布根据GB_T 2298-2010以及日本川崎重工条例1345条约规定。因此，本发明根据不同声音频带在人耳梅尔频谱分布情况，将采集的音频信号换算到梅尔频谱，并在人耳敏感带(尤其是3000～4000Hz部分)加大判别权重，最终利用在人耳模拟频带上不同的敏感度分布信息，实现对振动马达缺陷检测。