JP2915027B2 - 回転機の音響診断手法 - Google Patents
回転機の音響診断手法Info
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- JP2915027B2 JP2915027B2 JP30218189A JP30218189A JP2915027B2 JP 2915027 B2 JP2915027 B2 JP 2915027B2 JP 30218189 A JP30218189 A JP 30218189A JP 30218189 A JP30218189 A JP 30218189A JP 2915027 B2 JP2915027 B2 JP 2915027B2
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- Japan
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- rotating machine
- sound
- acoustic
- power supply
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転機の音響信号を検出し、回転機の異常
診断を行う回転機の音響診断方法に関する。
診断を行う回転機の音響診断方法に関する。
従来、モータや歯車等の回転機の音響診断手法は回転
機を暗騒音の少ない無響室や防音室に持込んだり、暗騒
音の影響が無視できることを確認してから、騒音計で音
響レベルを測定し、音響レベルの大小で診断したり、狭
帯域周波数分析器で音響を分析して特定の周波数のレベ
ルの大きさで診断していた。
機を暗騒音の少ない無響室や防音室に持込んだり、暗騒
音の影響が無視できることを確認してから、騒音計で音
響レベルを測定し、音響レベルの大小で診断したり、狭
帯域周波数分析器で音響を分析して特定の周波数のレベ
ルの大きさで診断していた。
また、騒音で診断できない時は機械から発生する騒音
に対応した振動を振動ピツクアツプで検出し、振動レベ
ルの大きさ、または特定の周波数の振動レベルの大きさ
で診断していた。
に対応した振動を振動ピツクアツプで検出し、振動レベ
ルの大きさ、または特定の周波数の振動レベルの大きさ
で診断していた。
上記従来技術の音による音響診断技術は回転機を、無
響室や防音室に持ち込まなければならないため、量産ラ
インで全数検査することができなかつた。
響室や防音室に持ち込まなければならないため、量産ラ
インで全数検査することができなかつた。
本発明の目的は回転機の音不良を音響信号を使つて、
暗騒音の大きな現場で診断できる方法を提供することに
ある。
暗騒音の大きな現場で診断できる方法を提供することに
ある。
上記目的は、被測定物である回転機に電力を供給する
電源装置によって前記回転機を回転させ、前記回転機か
ら発生する音を音響検出器によって検出し、前記音の解
析を行う回転機の音響診断方法において、前記回転機を
構成する回転子の振動が前記回転機の定格時における前
記回転子の振動に比べて大きく振動するように前記電源
装置の周波数を変化させて前記音響診断を行うことで解
決される。
電源装置によって前記回転機を回転させ、前記回転機か
ら発生する音を音響検出器によって検出し、前記音の解
析を行う回転機の音響診断方法において、前記回転機を
構成する回転子の振動が前記回転機の定格時における前
記回転子の振動に比べて大きく振動するように前記電源
装置の周波数を変化させて前記音響診断を行うことで解
決される。
回転機を構成する回転子の振動が回転機の定格時にお
ける回転子の振動に比べて大きく振動するように電源装
置の周波数を変化させた状態で音響診断を行うことで、
検出感度の向上を図ることができる。
ける回転子の振動に比べて大きく振動するように電源装
置の周波数を変化させた状態で音響診断を行うことで、
検出感度の向上を図ることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図は本発明のブロツク図を表したものであり、１
は被測定対象物である回転機。２は回転機１を駆動する
周波数可変可能な電源。３は回転機１への電源をON/OFF
するスイツチ回路。４は回転機１から発生する音響を検
出する音響検出器。５は音響検出器４からの出力信号の
特定の周波数成分を分析するフイルタ。６はフイルタ５
で取り出した信号を直流レベルに変換する２乗検波平均
回路。７は２乗検波平均回路６の出力をデジタルに変換
するA/D変換器。８はスイッチ回路３及びA/D変換器７を
制御し、音響データを測定したり測定した結果より異常
の有無を診断するためのマイコンである。
は被測定対象物である回転機。２は回転機１を駆動する
周波数可変可能な電源。３は回転機１への電源をON/OFF
するスイツチ回路。４は回転機１から発生する音響を検
出する音響検出器。５は音響検出器４からの出力信号の
特定の周波数成分を分析するフイルタ。６はフイルタ５
で取り出した信号を直流レベルに変換する２乗検波平均
回路。７は２乗検波平均回路６の出力をデジタルに変換
するA/D変換器。８はスイッチ回路３及びA/D変換器７を
制御し、音響データを測定したり測定した結果より異常
の有無を診断するためのマイコンである。
９は回転機１へ供給される電源の電圧がゼロになると
きに信号発生するゼロクロス検知回路である。
きに信号発生するゼロクロス検知回路である。
電源２は周波数を例えば商用電源の約半分の24Hz、10
0Vに設定しておき、スイツチ回路３を通して回転機１に
供給される。
0Vに設定しておき、スイツチ回路３を通して回転機１に
供給される。
回転機の固定子に流す電流Ｉは、Ｉ＝V/2πfL（Ｖは
固定子にかける電圧、ｆは電源の振動数、Ｌは固定子の
インダクタンス）で与えられるため、ｆが50Hz,Vが100V
仕様で設計された回転機にｆを24Hz,Vを100Vを印加する
ので、大電流が流れ、回転機内の磁束は飽和するので回
転機１の回転子や固定子は強い加振力で加振され、回転
子や固定子の固有振動数で大きな振動や音響を発生す
る。
固定子にかける電圧、ｆは電源の振動数、Ｌは固定子の
インダクタンス）で与えられるため、ｆが50Hz,Vが100V
仕様で設計された回転機にｆを24Hz,Vを100Vを印加する
ので、大電流が流れ、回転機内の磁束は飽和するので回
転機１の回転子や固定子は強い加振力で加振され、回転
子や固定子の固有振動数で大きな振動や音響を発生す
る。
その音響を音響検出器４で検出し、電気信号に変換す
る、その電気信号は回転子や固定子の固有振動数の周波
数に予め設定されたフイルタ５を通過し、特徴的な音響
成分のみを抽出する。
る、その電気信号は回転子や固定子の固有振動数の周波
数に予め設定されたフイルタ５を通過し、特徴的な音響
成分のみを抽出する。
フイルタ５を通過した音響信号は２乗検波平均回路６
により直流レベルに変換され、A/D変換器７でデジタル
に変換されマイコン８に音響データとして取り込まれ
る。
により直流レベルに変換され、A/D変換器７でデジタル
に変換されマイコン８に音響データとして取り込まれ
る。
第２図にそのタイムチャートを示す。
回転機１に印加する電源は第２図に示すように断続的
に印加し、電圧を印加している区間に音響測定を行い、
電圧を切つている区間に暗騒音を測定するようになつて
いる。
に印加し、電圧を印加している区間に音響測定を行い、
電圧を切つている区間に暗騒音を測定するようになつて
いる。
回転機１の音響は24Hz,100Vという定常よりも低い周
波数で駆動されるために大電流が流れ回転機内の磁束が
飽和するため、磁束の変化時に強く加振されるのでちよ
うどゼロクロス信号に同期して異常音が発生する。
波数で駆動されるために大電流が流れ回転機内の磁束が
飽和するため、磁束の変化時に強く加振されるのでちよ
うどゼロクロス信号に同期して異常音が発生する。
その異常音の成分を抽出し、ゼロクロス信号のタイミ
ングでA/D変換すると音響の異音成分を効率良く測定で
きる。
ングでA/D変換すると音響の異音成分を効率良く測定で
きる。
また、電源を断続的に印加し、電圧を切つている区間
に暗騒音を測定し、音響信号のデータより暗騒音成分デ
ータを差し引く処理を行うので暗騒音の補正が可能であ
る。
に暗騒音を測定し、音響信号のデータより暗騒音成分デ
ータを差し引く処理を行うので暗騒音の補正が可能であ
る。
24Hz駆動の場合は音響測定区間及び暗騒音測定区間の
時間は約83msである。
時間は約83msである。
スイツチ回路は第４図に示す交流スイツチング素子を
使えば容易に電源を断続することができる。また、ゼロ
クロス信号は第５図に示すような回路で実現できる。
使えば容易に電源を断続することができる。また、ゼロ
クロス信号は第５図に示すような回路で実現できる。
さらに、音響検出器４を第３図に示すように、２つの
マイクロホンと演算素子を組合せた方式にすると暗騒音
の影響を少なくすることができる。以下、その原理につ
いて説明する。
マイクロホンと演算素子を組合せた方式にすると暗騒音
の影響を少なくすることができる。以下、その原理につ
いて説明する。
マイクロホンＡとマイクロホンＢを距離Ｄだけずらし
セツトする。この距離Ｄは回転機から発生する音の波長
の1/2になるように設定する。
セツトする。この距離Ｄは回転機から発生する音の波長
の1/2になるように設定する。
前方から来た目的の音はマイクロホンＡにより電気信
号に変換され、波形（ｉ）の実線のようになる。また、
マイクロホンＢにより電気信号に変換され、波形（ｉ）
の点線のようになる。このポイントではマイクロホンが
半波長ずれているので、逆位相になつている。
号に変換され、波形（ｉ）の実線のようになる。また、
マイクロホンＢにより電気信号に変換され、波形（ｉ）
の点線のようになる。このポイントではマイクロホンが
半波長ずれているので、逆位相になつている。
ところが、マイクロホンＢの出力は反転回路12を通る
のでＣ点,D点では同位相となり、加算器で加えられ波形
（ｖ）のように強調される。
のでＣ点,D点では同位相となり、加算器で加えられ波形
（ｖ）のように強調される。
マイクロホンの周りから来る暗騒音はマイクロホンＡ
では波形（ii）の実線のように出力され、マイクロホン
Ｂでは同波形の点線のように出力される。暗騒音はＡ
点,B点では同位相であるが、マイクロホンＢの出力は反
転されるのでＣ点,D点では逆位相となり、加算器13で足
し算されると、それぞれの波形は打ち消し合い、波形
（vi）のように小さくなる。すなわち、マイクロフォン
の側面方向から入力される暗騒音成分はキャンセルされ
ることになる。
では波形（ii）の実線のように出力され、マイクロホン
Ｂでは同波形の点線のように出力される。暗騒音はＡ
点,B点では同位相であるが、マイクロホンＢの出力は反
転されるのでＣ点,D点では逆位相となり、加算器13で足
し算されると、それぞれの波形は打ち消し合い、波形
（vi）のように小さくなる。すなわち、マイクロフォン
の側面方向から入力される暗騒音成分はキャンセルされ
ることになる。
音響信号の周波数を2000Hzとすると半波長は340
（ｍ）/2000/2＝0.085（ｍ）＝85（mm）となり、距離Ｄ
の寸法は85（mm）となる。
（ｍ）/2000/2＝0.085（ｍ）＝85（mm）となり、距離Ｄ
の寸法は85（mm）となる。
キャンセル効果は600Hzから2000Hzがよい。
実験の結果では、600Hzから2000Hzで約10dBのキヤン
セル効果が得られた。
セル効果が得られた。
本実施例によれば、比較的暗騒音の大きな量産ライン
上でも回転機の音響診断を行うことができる。
上でも回転機の音響診断を行うことができる。
本発明は、被測定物である回転機に電力を供給する電
源装置によって前記回転機を回転させ、前記回転機から
発生する音を音響検出器によって検出し、前記音の解析
を行う回転機の音響診断方法において、前記回転機を構
成する回転子の振動が前記回転機の定格時における前記
回転子の振動に比べて大きく振動するように前記電源装
置の周波数を変化させて前記音響診断を行うことを特徴
とする。この構成によれば暗騒音の大きな場所でも、回
転機の音響診断が可能となる。
源装置によって前記回転機を回転させ、前記回転機から
発生する音を音響検出器によって検出し、前記音の解析
を行う回転機の音響診断方法において、前記回転機を構
成する回転子の振動が前記回転機の定格時における前記
回転子の振動に比べて大きく振動するように前記電源装
置の周波数を変化させて前記音響診断を行うことを特徴
とする。この構成によれば暗騒音の大きな場所でも、回
転機の音響診断が可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
音響測定のタイムチヤート図、第３図は２つのマイクロ
ホンによる暗騒音キヤンセルの原理図、第４図は交流ス
イツチング素子を使つたスイツチ回路図、第５図はゼロ
クロス検知回路図を示す。 １…回転機、２…電源、３…スイツチ回路、４…音響検
出器、５…フイルタ、６…２乗検波平均回路、７…A/D
変換器、８…マイコン、９…ゼロクロス検知回路、10,1
1…マイクロホン、12…反転回路、13…加算器、14…交
流スイツチング素子、15…フオトカプラ、16…トランジ
スタ、17…抵抗。
音響測定のタイムチヤート図、第３図は２つのマイクロ
ホンによる暗騒音キヤンセルの原理図、第４図は交流ス
イツチング素子を使つたスイツチ回路図、第５図はゼロ
クロス検知回路図を示す。 １…回転機、２…電源、３…スイツチ回路、４…音響検
出器、５…フイルタ、６…２乗検波平均回路、７…A/D
変換器、８…マイコン、９…ゼロクロス検知回路、10,1
1…マイクロホン、12…反転回路、13…加算器、14…交
流スイツチング素子、15…フオトカプラ、16…トランジ
スタ、17…抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01H 17/00 G01M 19/00
Claims (4)
- 【請求項１】被測定物である回転機に電力を供給する電
源装置によって前記回転機を回転させ、前記回転機から
発生する音を音響検出器によって検出し、前記音の解析
を行う回転機の音響診断方法において、 前記回転機を構成する回転子の振動が前記回転機の定格
時における前記回転子の振動に比べて大きく振動するよ
うに前記電源装置の周波数を変化させて前記音響診断を
行うことを特徴とする回転機の音響診断方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記電源装置の電圧を
ON、OFFするスイッチ回路によって前記電源装置の電圧
をONにした状態のときに前記音響検出器で得られる前記
回転機から発生する音データから前記電源装置の電圧を
OFFにした状態のときに前記音響検出器で得られる前記
回転機から発生する音データを差し引くことによって前
記音響診断を行うことを特徴とする回転機の音響診断装
置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、前記音響検出器
による前記回転機の音を検出するタイミングは、前記電
源装置のゼロクロス信号によって行うことを特徴とする
回転機の音響診断装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記音響検出器は２つ
のマイクロフォンを有し、前記２つのマイクロフォンは
前後に前記回転機から発生する音の波長の1/2だけ離れ
ており、前記マイクロフォンの一方で得られた音の信号
は前記音響検出器内の反転回路を通り、前記マイクロフ
ォンの他の一方で得られた音の信号と加算することによ
り前記音響診断を行うことを特徴とする回転機の音響診
断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30218189A JP2915027B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 回転機の音響診断手法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30218189A JP2915027B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 回転機の音響診断手法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163318A JPH03163318A (ja) | 1991-07-15 |
| JP2915027B2 true JP2915027B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17905909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30218189A Expired - Fee Related JP2915027B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 回転機の音響診断手法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915027B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014222150A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | 電動部品監視装置及び電動部品監視方法 |
| JP6687235B2 (ja) * | 2015-03-10 | 2020-04-22 | 日本電気株式会社 | 検出装置及び検出方法 |
| JP2016166838A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 日本電気株式会社 | 検出装置及び検出方法 |
| CN112880813B (zh) * | 2021-01-20 | 2023-06-02 | 长沙理工大学 | 一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置 |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP30218189A patent/JP2915027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03163318A (ja) | 1991-07-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |