本發(fā)明涉及的是一種機電一體化噪聲測試設(shè)備，具體是一種陣列掃描噪聲測量裝置。

背景技術(shù)：

在工業(yè)領(lǐng)域經(jīng)常需要采取降噪的措施來控制產(chǎn)品的噪聲，而要控制產(chǎn)品的噪聲首先需要進行噪聲源診斷，確定噪聲源的位置以及各個噪聲源的特性。若想測得某一產(chǎn)品的噪聲，需要有相關(guān)的噪聲測量裝置。在對噪聲處理的算法研究完成之后，需要這樣一種測量裝置來測得所需數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)在噪聲測量時傳感器支架移動麻煩、定位精度低、測試花費時間長、實驗裝置應(yīng)用領(lǐng)域窄以及檢測定位精度較差等缺陷，提出一種陣列掃描噪聲測量裝置，具有高定位精度、高測試效率的能夠在豎直平面內(nèi)實現(xiàn)掃描全部測量點的陣列噪聲測試裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種陣列掃描噪聲測量裝置，包括：二維噪聲采集單元、驅(qū)動單元和控制單元，其中：控制單元根據(jù)測量者的輸入向驅(qū)動單元發(fā)送控制要求，驅(qū)動單元根據(jù)控制要求轉(zhuǎn)化并處理成工作指令并發(fā)送至二維噪聲采集單元，二維噪聲采集單元使傳感器陣列在橫、縱兩個方向電機的驅(qū)動下實現(xiàn)在整個豎直平面內(nèi)的運動，測量給定豎直平面內(nèi)的噪聲信息。

所述的二維噪聲采集單元包括：檢測框架、滑動設(shè)置于檢測框架內(nèi)的橫向滑動機構(gòu)以及設(shè)置于橫向滑動機構(gòu)上的帶有傳感器陣列的縱向滑動機構(gòu)，其中：傳感器陣列固定設(shè)置于縱向滑動機構(gòu)上并通過激光傳感定位實現(xiàn)精確縱向位移。

所述的縱向滑動機構(gòu)和橫向滑動機構(gòu)均為獨立的電機驅(qū)動的導塊滑軌機構(gòu)。

所述的傳感器陣列采用但不限于多個并聯(lián)的聲學傳感器組成，其排列方式優(yōu)選采用直線方式排列。

所述的驅(qū)動單元包括：主控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、分別設(shè)置于縱向滑動機構(gòu)和橫向滑動機構(gòu)上的兩組激光位移傳感器、激光定位板以及伺服驅(qū)動器，其中：主控模塊接收來自控制單元的控制要求，將控制單元給定的目標操作值轉(zhuǎn)化為伺服電機需要的脈沖數(shù)目及方向，分別輸出工作指令至縱向滑動機構(gòu)和橫向滑動機構(gòu)上的伺服驅(qū)動器，A/D轉(zhuǎn)換模塊接收二維噪聲采集單元的模擬電壓信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至主控模塊以實現(xiàn)精確的位置反饋。

所述的控制單元包括：復位模塊、傳感器標定模塊、單點輸入運行模塊和列表輸入運行模塊，其中：傳感器標定模塊通過對傳感器運行單位長度需要的距離進行標定，得到單位距離所需要的脈沖數(shù)信息并分別輸出至復位模塊、單點輸入運行模塊和列表輸入運行模塊，復位模塊向驅(qū)動單元發(fā)出復位的控制要求，使得二維噪聲采集單元中的傳感器陣列的位置歸零；單點輸入運行模塊向驅(qū)動單元發(fā)出單個坐標移動的控制要求，使得二維噪聲采集單元中的傳感器陣列到達檢測框架中的指定位置；列表輸入運行模塊向驅(qū)動單元發(fā)出多個坐標移動的使得二維噪聲采集單元中的傳感器陣列根據(jù)設(shè)定的時間順序依次到達檢測框架中的若干個指定位置。

本發(fā)明涉及上述裝置的測量方法，包括以下步驟：

第一步：將所測量的物體放置于噪聲測量裝置的相對豎直平面內(nèi)并選定測量物體的測量零點，根據(jù)測試需要選擇合適的測試距離；

第二步：打開測量裝置的總電源開關(guān)，操作控制單元，進行X、Y軸的回原點操作；

第三步：操作控制單元，進行激光傳感器系統(tǒng)標定操作；

第四步：操作控制單元，輸入目的點坐標后控制傳感器陣列運行至目標點位置；

第五步：重新調(diào)整物體的位置，將物體的測量零點與第四步傳感器陣列最下面的聲學傳感器中心位置重合；

第六步：根據(jù)需要選擇單點運行測量或列表進行測量，并控制傳感器陣列運行至第一個目標點位置。

第七步：伺服電機剎車，進行噪聲測量；

第八步：若第六步選擇但點測量，輸入下一測量點的坐標，進行下一個目標點的測量，直至所有目標點均測量完畢；若第六步選擇列表運行測量，則不需輸入下一點坐標，直接操作運行至下一點進行測量至所有目標點測量完畢。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大大縮短了實驗操作所需要的時間，提高了定位精度。手動移動至少1分鐘才能確定一次測量的位置，自動運行僅需幾秒鐘；本發(fā)明提高了定位精度以及噪聲測量的準確度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)軸測圖；

圖2為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)正視圖；

圖3為圖1中A處的局部放大圖；

圖4a為圖1中B處的局部放大圖；

圖4b為圖1中B處的局部放大圖；

圖5為圖1中C處的局部放大圖；

圖6為驅(qū)動單元原理圖；

圖7為激光位移傳感器系統(tǒng)標定功能程序流程圖；

圖8為傳感器陣列回原點功能程序流程圖；

圖9為傳感器陣列定點運行功能程序流程圖；

圖10為傳感器陣列列表運行功能程序流程圖；

圖中：1傳感器、2橫向同步帶輪、3限位開關(guān)、4底座支架、5橫向同步帶、6橫向?qū)к墶?橫向電機、8縱向電機、9傳感器支架、10縱向?qū)к墶?1橫向圓柱導軌、12圓柱導軌滑塊、13縱向同步帶、14縱向同步帶輪、15縱向傳感器安裝板、16激光位移傳感器、17縱向?qū)к壔瑝K、18傳感器支架安裝套、19縱向激光定位板、20縱向同步帶夾板、21縱向電機安裝架、22橫向同步帶夾板、23橫向?qū)к壔瑝K。

具體實施方式

本實施例包括：二維噪聲采集單元、驅(qū)動單元和控制單元，其中：驅(qū)動單元根據(jù)控制要求轉(zhuǎn)化并處理成工作指令并發(fā)送至二維噪聲采集單元，控制單元根據(jù)測量者的輸入向驅(qū)動單元發(fā)送控制要求，二維噪聲采集單元使傳感器陣列在橫、縱兩個方向電機的驅(qū)動下實現(xiàn)在整個豎直平面內(nèi)的運動，測量給定豎直平面內(nèi)的噪聲信息。其中本實施例中采用的PLC型號為FX3GA-24MT，伺服電機的型號為HG-KN73BJ-S100，伺服驅(qū)動器的型號為MR-JE-70A，A/D轉(zhuǎn)換模塊型號為FX2N2AD，限位開關(guān)型號為SN04-N，激光位移傳感器型號為HG-C1400。

如圖1所示，所述的二維噪聲采集單元中兩個橫向同步帶輪2、橫向?qū)к?固定安裝于底座支架4上，橫向同步帶5連接水平方向的兩個同步帶輪2，橫向電機8固定于底座支架4的側(cè)面，其輸出軸上安裝有同步帶輪2?？v向電機7及其支架(放大圖為圖5)可在橫向?qū)к?上滑動。若干個傳感器1安裝于傳感器支架9上，而傳感器支架9與縱向?qū)к壔瑝K固定(放大圖為圖4)，可在縱向?qū)к?0上滑動。限位開關(guān)3固定于底座支架4上，水平方向?qū)к墐啥藘蓚€，豎直方向?qū)к墐啥藘蓚€。

圖2為整個測試裝置的正視圖，為圖1中未表達清晰的部分進行補充。橫向激光位移傳感器16安裝于底座支架4側(cè)面上，用于檢測縱向?qū)к壘嚯x激光位移傳感器16的距離。

圖3為圖1中A處局部放大圖。橫向?qū)к?1固定于底座支架4的頂部，導軌滑塊12可在導軌11上滑動，縱向傳感器安裝板15固定于圓柱導軌滑塊12上，縱向激光位移傳感器16固定于縱向傳感器安裝板15上，縱向同步帶輪14固定于縱向?qū)к?0上，縱向同步帶13連接兩個縱向同步帶輪。

圖4a為圖1中B處局部放大圖。傳感器支架安裝套18固定于縱向?qū)к壔瑝K17上，縱向激光定位板19通過固定于縱向?qū)к壔瑝K17上，測定傳感器支架相對于激光位移傳感器16的距離。傳感器支架9安裝于傳感器支架安裝套18上。

圖4b為圖1中B處局部放大圖，但與圖4a所表示的方向不同，作為圖4a的補充?？v向同步帶夾板20安裝于縱向?qū)к壔瑝K17上，而縱向同步帶13則固定于縱向同步帶夾板20上。

圖5為圖1中C處的局部放大圖。橫向?qū)к壔瑝K23可在橫向?qū)к?上滑動，縱向電機7固定于縱向電機安裝架21上，縱向電機安裝架21固定于橫向?qū)к壔瑝K23上。橫向同步帶5固定于橫向同步帶夾板22和橫向?qū)к壔瑝K23之間?？v向同步帶輪14安裝于縱向電機7的輸出軸上，通過縱向同步帶13與縱向?qū)к?0頂部的縱向同步帶輪連接。

如圖6所示，為所述的驅(qū)動單元的控制原理圖，其中電腦作為上位機，可編程控制器(PLC)作為下位機。二維噪聲采集單元所述的橫向、縱向限位開關(guān)接收到的信號輸入到PLC中；橫向、縱向位移傳感器接收到信號，經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(D/A轉(zhuǎn)換)輸入到PLC中；電腦發(fā)送運動指令至PLC，PLC接收指令后，將命令輸出到橫向、縱向的伺服驅(qū)動器中驅(qū)動橫向、縱向的兩個伺服電機轉(zhuǎn)動；伺服電機的轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)經(jīng)伺服驅(qū)動器、PLC反饋給電腦。

所述的控制單元實現(xiàn)伺服電機的運動控制，帶動傳感器陣列在豎直平面內(nèi)運動，實現(xiàn)自動控制傳感器陣列移動的功能。

所述的控制單元能夠?qū)す馕灰苽鞲衅鬟M行標定、實現(xiàn)傳感器陣列回原點、傳感器陣列定點運行以及傳感器陣列列表運行，具體為：

1)測量激光位移傳感器測量水平和豎直方向?qū)к壘嚯x傳感器的距離，多次測量之后求平均值，得到運行某一距離所需要發(fā)送給伺服電機的脈沖數(shù)，對系統(tǒng)的預設(shè)值進行校正，彌補實驗裝置多次使用及環(huán)境變化導致的誤差。程序流程圖如圖7所示。

2)傳感器陣列運行到系統(tǒng)的原點位置。規(guī)定橫向為X軸，縱向為Y軸，采用X、Y軸分別回原點的操作方式。程序流程圖如圖8所示。

3)測量者給定測量點的具體X、Y方向的坐標，驅(qū)動兩個電機，使傳感器陣列移動到對應(yīng)的位置。程序流程圖如圖9所示。

4)將帶有多個測量點X、Y坐標的csv文件導入控制軟件中，通過操作界面提取每個點的X、Y坐標，控制電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動傳感器陣列移動到對應(yīng)的位置。程序流程圖如圖10所示。

上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。