一种液压系统噪声分析平台的设计

　　0前言

　　液压系统噪声一般包括空气噪声、结构噪声以及流体噪声。其中,最主要的噪声源是液压泵及其驱动设备。此外,几乎所有的液压阀也都是噪声源;液压管路及附件在能量传输过程的同时也传递了噪声,并且由于扰动而在谐振频率上扩大了噪声,也可以认为是噪声源。当前,液压系统噪声控制的基本途径有:对噪声源的控制,对噪声传播的控制以及对接收体的控制。其中,重点是对其主噪声源—液压泵的控制,此外,液压系统在设计、制造、改装、使用以及保养时都要对工作介质进行污染控制,才能最终实现液压系统的低噪声运行。

　　在液压系统状态监控中,经常需要定时/实时采集系统噪声,并把采集的数据存人系统运行记录中加以分析,以保证液压系统安全、可靠、连续运行和延长使用寿命。研究表明,液压系统的噪声频谱由多次谐波组成,带宽较宽,而且不同噪声源噪声的频率分布具有很大差异,所以,在对液压系统进行噪声控制时,首先要识别主要噪声源,然后才能进行有效控制。当前,噪声采集系统一般采用在工控机上安装工业数据采集卡,并使用专用的声级计拾音。这样构建的硬件结构系统整体抗干扰能力较好,采集精度也比较高,但价格昂贵;软件系统则一般采用vB或者VC实现,数据采集模块是其核心和难点。在液压系统实验室或者要求不高的工业现场中进行实时噪声数据分析时,这并不是一种很好的选择。

　　本文以PC/工控机的声卡作为数据采集卡,充分利用MATLAB的数据采集工具箱,在MATLAB下建立了一个液压系统噪声数据实时分析处理平台,可简便地实现液压系统噪声源的分析、识别。

　　1系统设计

　　1.1系统硬件设计

　　数据采集系统真实记录特定的物理信号,是信号分析与处理的一个重要环节。在许多工业控制与生产状态监控中,都需要对各种物理量进行数据采集与分析。一般基于计算机的数据采集系统包括传感器、信号调理器、数据采集卡和控制软件等。其中数据采集卡是核心部件,需要根据被测量的精度、信号频率范围等具体要求进行选择。

　　目前PC/工控机的独立声卡或板载声卡都包括有晶振、AD/DA转换芯片、数字信号处理芯片及其他辅助电路。根据采样定理,声卡处理信号的上限频率可高达44kHz左右,故声卡是一块性价比非常高的音频数据采集转换卡。在有限条件下,完全可以利用计算机声卡实现噪声数据的采集。

　　图1给出了液压系统噪声采集系统框图。在本系统中,由于利用了PC/工控机的独立声卡或板载声卡,所以整个采集系统硬件非常简单,只需要添加必要的信号预处理电路模块即可。