制動盤固有頻率測量分析儀

為了快速準確的完成對制動盤固有頻率的檢測,開發(fā)了一套在線檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集硬件、數(shù)據(jù)采集及分析軟件模塊、在線檢測軟件模塊及控制電路構(gòu)成。一種制動盤固有頻率在線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:

1)使用力錘敲擊制動盤；

2)通過PULSE采集制動盤的力錘激勵力信號和粘貼在制動盤上傳感器的振動加速度響應(yīng)信號，根據(jù)采集得到的信號得到各響應(yīng)點和激勵點之間的頻率響應(yīng)函數(shù)；

3)對頻響函數(shù)進行截斷奇異值分解降噪：

3-1)將測得的頻響函數(shù)轉(zhuǎn)化為時域的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)，之后再將降噪后的時域信號轉(zhuǎn)化至頻域利用LSCF法進行參數(shù)識別；

3-2)將轉(zhuǎn)化后的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)看作一個含有噪聲干擾的原始信號h(t_k)(k＝1,2,…,N_f)；其中：t_k為第k個時間點，N_f為頻響函數(shù)的線數(shù)。

根據(jù)Takens相空間重構(gòu)理論，將所述的原始信號映射到m×n維相空間內(nèi)，m<n，得到重構(gòu)的相空間軌道矩陣D_H：

D_H為Hankel矩陣，且m+n-1＝N_f。

矩陣D_H表示了重構(gòu)吸引因子在相空間的演化特性，可表示為D_H＝D+W，其中D為信號的軌道矩陣，W為噪聲的軌道矩陣。這樣對原始信號的降噪問題就轉(zhuǎn)化為已知D_H，尋找D的逼近問題。

3-3)對矩陣D_H進行奇異值分解：

svd(D_H)＝[U,S,V] (2)

U為m×m階酉矩陣，V為n×n階酉矩陣，S是半正定m×n階對角矩陣，D_H的奇異值從大到小排列在S的對角線上，根據(jù)Frobenious范數(shù)意義下矩陣逼近定理，截斷其前p個奇異值而其他奇異值置為零，利用奇異值分解的逆過程得到D′_H矩陣，即D′_H＝U×S_p×V^H，S_p為截斷后部分奇異值置零的m×n階矩陣。D′_H矩陣即為截斷階次為p的情況下對軌道矩陣D_H的逼近，這時噪聲一定程度上被壓縮。

3-4)截斷階次p可由信號的奇異熵增量確定，截斷后信號奇異熵的表達式為：

式中，ΔE_i為奇異熵在階次i處的增量，其值可通過下式計算：

一種制動盤固有頻率在線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:

1)使用力錘敲擊制動盤；

2)通過PULSE采集制動盤的力錘激勵力信號和粘貼在制動盤上傳感器的振動加速度響應(yīng)信號，根據(jù)采集得到的信號得到各響應(yīng)點和激勵點之間的頻率響應(yīng)函數(shù)；

3)對頻響函數(shù)進行截斷奇異值分解降噪：

3-1)將測得的頻響函數(shù)轉(zhuǎn)化為時域的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)，之后再將降噪后的時域信號轉(zhuǎn)化至頻域利用LSCF法進行參數(shù)識別；

3-2)將轉(zhuǎn)化后的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)看作一個含有噪聲干擾的原始信號h(t_k)(k＝1,2,…,N_f)；其中：t_k為第k個時間點，N_f為頻響函數(shù)的線數(shù)。

根據(jù)Takens相空間重構(gòu)理論，將所述的原始信號映射到m×n維相空間內(nèi)，m<n，得到重構(gòu)的相空間軌道矩陣D_H：

D_H為Hankel矩陣，且m+n-1＝N_f。

矩陣D_H表示了重構(gòu)吸引因子在相空間的演化特性，可表示為D_H＝D+W，其中D為信號的軌道矩陣，W為噪聲的軌道矩陣。這樣對原始信號的降噪問題就轉(zhuǎn)化為已知D_H，尋找D的逼近問題。

3-3)對矩陣D_H進行奇異值分解：

svd(D_H)＝[U,S,V] (2)

U為m×m階酉矩陣，V為n×n階酉矩陣，S是半正定m×n階對角矩陣，D_H的奇異值從大到小排列在S的對角線上，根據(jù)Frobenious范數(shù)意義下矩陣逼近定理，截斷其前p個奇異值而其他奇異值置為零，利用奇異值分解的逆過程得到D′_H矩陣，即D′_H＝U×S_p×V^H，S_p為截斷后部分奇異值置零的m×n階矩陣。D′_H矩陣即為截斷階次為p的情況下對軌道矩陣D_H的逼近，這時噪聲一定程度上被壓縮。

3-4)截斷階次p可由信號的奇異熵增量確定，截斷后信號奇異熵的表達式為：

式中，ΔE_i為奇異熵在階次i處的增量，其值可通過下式計算：

制動盤固有頻率測量分析儀

DFT5004動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)是我公司開發(fā)的基于以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。 可與帶以太網(wǎng)接口的各種臺式計算機、筆記本機、 工控機，連接構(gòu)成高性能的數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)。 該產(chǎn)品采用高精度16位A/D 轉(zhuǎn)換芯片, 具有設(shè)計講究, 測量精度高, 傳輸速度快,連接方便等優(yōu)點，與DFT6000軟件相連，可組成功能強大的振動采集、分析和處理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于科學(xué)實驗, 工業(yè)測量控制等領(lǐng)域。

?  標準的TCP/IP協(xié)議保證數(shù)據(jù)的可靠性；

?  以太網(wǎng)高速接口，即插即用；

?  高精度、低失真、低噪聲；

?  先進的△∑AD技術(shù)，4通道并行采集，無時差；

?  16位高精度AD，100KSPS/CH高速并行采樣；

?  強大的數(shù)據(jù)處理能力，連續(xù)不間斷海量存儲；

?  輸入方式電壓、IEPE可選；

?  75dB動態(tài)范圍（典型值）；