[發明專利]一種基于傳聲器陣列的滾珠絲杠副噪聲測量方法

有效

• 申請號: 201510968803.0
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105466553B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 湯文成;周建榮;包達飛;徐楠楠;朱彥清
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明涉及一種基于傳聲器陣列的滾珠絲杠副噪聲測量方法，通過近場波束形成方法處理傳聲器陣列信號，根據目標聲源位置信息設置加權和時延系數，使傳聲器陣列波束始終對準滾珠絲杠副的螺母位置，提高噪聲測量的信噪比。該方法包含如下步驟：安裝滾珠絲杠副到綜合性能實驗臺，靠近實驗臺布置傳聲器陣列，同步采集傳聲器陣列信號和螺母位置信號，將陣列信號和位置進行同步處理，將時域信號劃分n個小段，對每個小段進行近場波束形成處理，最后合成所有小段的陣列信號，獲得滾珠絲杠副的噪聲。

技術領域

本發明屬于高速精密傳動副輻射噪聲測試領域，特別涉及一種基于傳聲器陣列的滾珠絲杠副輻射噪聲測量方法。

背景技術

高速滾珠絲杠副是代表當前世界先進水平的直線運動部件之一。作為數控機床驅動系統的執行單元，對保障和提高整個數控機床的加工精度、工作效率和綜合性能起著至關重要的作用。現代數控機床功能的改善、水平的提高、性能的特色，已經由功能部件的創新發展和提高為保證。

我國以滾珠絲杠副為代表的滾動功能部件產業起步于上世紀60年代，是伴隨著我國精密機床、數控機床、機電一體化產品發展而逐漸成長起來的一個新興產業。經過50多年的發展，我國滾動功能部件已形成一定的規模，具有為其他裝備配套的積極作用，尤其是在機床專項的順利進展下，國內滾動功能部件行業取得了巨大的突破。但是目前所存在的諸多問題也制約著行業進一步發展，產品檔次較低是主要問題之一。由于高速運行下國產滾珠絲杠副的精度保持性差、污染環境的噪聲和使用壽命低等問題一直未被有效解決，導致高速、高精及低噪聲系列產品與國外知名企業的產品有明顯差距，成為制約國產中高檔數控機床發展的瓶頸。

噪聲性能是滾珠絲杠副的重要質量和性能指標。隨著材料和制造技術的進步，很多應用場合，如精密儀表、轎車和家用電器等，對滾珠絲杠副振動和噪聲特性的要求日趨嚴格，已經上升為第一重要的質量指標。這是因為主機更新換代的周期縮短，滾珠絲杠副己經具備足夠長的使用壽命，壽命儲備己經相對不重要了；而有關噪聲污染的環保法規卻日益完善，滾珠絲杠副因振動和噪聲失效通常先于疲勞失效；而且振動和噪聲是滾珠絲杠副性能的綜合反映，理論研究和工程實踐都已經表明凡是影響疲勞壽命的因素無一例外地影響著滾珠絲杠副的振動和噪聲特性，一定程度上優良的振動和噪聲性能預示著較長的使用壽命。

目前，普遍采用的滾珠絲杠副輻射噪聲測量方法是將單個傳聲器放置在螺母附近，拾取輻射噪聲。申請號為201010624332.9的發明中，測噪聲的傳聲計安裝在模擬工作臺的下方，對準滾珠絲杠副的螺母。申請號為201310303743.1的發明中，傳聲器放置在螺母附近，通過支架與模擬工作臺固定。這兩種測量方法相類似，都是將傳聲器盡可能地接近滾珠絲杠副的發聲部位(即螺母)，近距離采集輻射噪聲。但是，由于傳聲器與模擬工作臺連接在一起，模擬工作臺運動帶來的振動會對測量產生一定影響，另一方面傳聲器所處位置附近聲場環境復雜，聲音信號中存在大量的干擾信號，包括伺服電機、支撐軸承、導軌運行的噪聲和周圍電氣設備的電磁干擾等。因此，現有測量方法的信噪比較低，不能準確地反映滾珠絲杠副的輻射噪聲。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是克服現有噪聲測量方法中的不足，提供一種基于傳聲器陣列的滾珠絲杠副輻射噪聲的測量方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種滾珠絲杠副輻射噪聲測量裝置，包括測試臺、信號采集單元以及信號處理單元，所述測試臺用于滾珠絲杠副安裝測試，所述滾珠絲杠副包括滾珠絲杠以及螺母，其特征在于：所述數據采集單元包括位置測量單元以及傳聲器陣列，所述位置測量單元設置在所述測試臺上用于測量所述螺母的位置，所述傳聲器陣列布置在所述測試臺的外側，所述傳聲器陣列包括分布在沿所述螺母移動方向上不同位置的至少兩個傳聲器；所述信號處理單元接收所述位移測量單元的位置信號和所述傳聲器的噪聲信號并根據位于不同位置的傳聲器計算出螺母在不同位置處的噪聲。

所述位移測量單元為光柵尺或位移傳感器。