[發明專利]一種基于聲學的離心機轉速非接觸式測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202210106331.8
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114295856A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 季晨振;王萌銘;潘登
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01P3/00
• 分類號: G01P3/00;G06F17/14
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

本發明涉及一種基于聲學的離心機轉速非接觸式測量方法及裝置，方法包括：在離心機旁放置聲學信號采集系統；在離心機停機時，通過聲學信號采集系統獲取環境背景噪聲信號；在離心機運轉時，通過聲學信號采集系統獲取旋轉臂或軸切割周圍氣流產生的脫體渦的氣動聲學信號；根據環境背景噪聲信號對氣動聲學信號進行降噪處理，將降噪處理后的氣動聲學信號轉換到頻域；進行頻譜分析，根據頻譜分析結果轉化得到離心機的轉速。與現有技術相比，本發明在對高速旋轉的封閉式離心機轉速測量時，不破壞離心機現有結構，且無需在離心機內部安裝任何零部件，就能對轉速進行精確測量，為專業人員在檢測或評估離心機的轉速性能提供依據。

技術領域

本發明涉及離心機轉速測量技術領域，尤其是涉及一種基于聲學測量手段的、非接觸式的離心機轉速測量方法及裝置。

背景技術

離心機是通過高速旋轉產生的離心力對不同密度、顆粒大小以及沉淀系數混合物質進行快速分離、濃縮和提純的專門設備，廣泛應用于化工、食品、制藥、環保、采礦、教學等場景。

離心機轉速常用的測量方法分為光電碼盤測速法、霍爾元件法、離心式測試法、測速發電機法、閃光測速法、漏磁測速法等。光電碼盤測速法需在電機轉子端軸上固定一個光電碼盤。霍爾元件法跟光電碼盤測速一樣，也是在電機轉軸上安裝一個圓盤。離心式測試方法則是利用物體旋轉時產生的離心力來測量轉速的，但是在測轉速時，轉速表的端頭要插入電機轉軸的中心孔內，轉速表的軸要與電機的軸保持同心，否則影響轉速的準確讀數。測速發電機法需要將測速發電機連接到被測電機的軸端，將被測電機的機械轉速變換為電壓信號輸出。閃光測速法也需要在轉動軸粘貼標記物，同時需在離心機上安裝觀察窗以發射光學信號。漏磁測速法是利用異步的轉子在旋轉磁場中由切割磁力線產生感應電流的頻率來測量電動機的轉速。

上述測量離心機轉速的方式都是采用在電機的軸伸端安裝光電式、編碼器的方法來實現，需對離心機內部進行一些改動，現場測量不方便，對離心機的轉速測量也會帶來誤差。特別是對離心機轉速進行計量檢測時，受檢測條件限制，無法直接對離心機內部安裝測量部件或者進行改動，因而很多現有的離心機轉速測量方法不再適用。

對于儀器來講，聲學信號是設備運行狀態的重要信息，也是機械振動的另一種表現形式?，F有技術中，有人提出了基于結構振動的聲學轉速測量方法，其基本原理是麥克風裝置采集旋轉結構振動的音頻信號，進行采樣分析，確定轉速，但該方法受多個部件結構振動的影響，對轉速的預測準確度不高，同時在振動不明顯的情況下無準確測量旋轉結構的轉速。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于聲學的離心機轉速非接觸式測量方法及裝置，在對高速旋轉的封閉式離心機轉速測量時，不破壞離心機現有結構，且無需在離心機內部安裝任何零部件，就能對轉速進行精確測量，為專業人員在檢測或評估離心機的轉速性能提供依據。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于聲學的離心機轉速非接觸式測量方法，包括以下步驟：

在離心機旁放置聲學信號采集系統；

在離心機停機時，通過聲學信號采集系統進行聲學信號采集，獲取環境背景噪聲信號；在離心機運轉時，通過聲學信號采集系統進行聲學信號采集，獲取旋轉臂或軸切割周圍氣流產生的脫體渦的氣動聲學信號；

根據環境背景噪聲信號對氣動聲學信號進行降噪處理，將降噪處理后的氣動聲學信號轉換到頻域；

進行頻譜分析，根據頻譜分析結果轉化得到離心機的轉速。

進一步的，所述聲學信號采集系統包括麥克風傳感器和數據采集卡。

進一步的，根據頻譜分析的結果得到特征頻率，所述特征頻率為頻譜中幅值最大的諧波成分的頻率，根據特征頻率的數值轉化得到離心機的轉速。