一种用于采集齿形链运行噪声信号的台架装置及方法

技术领域

本发明属于齿形链技术领域，涉及一种采集噪声信号的装置，特别涉及一种用于采集齿形链运行噪声信号的台架装置及方法。

背景技术

齿形链是一种应用广泛的重要机械基础件，近年来，多被应用于汽车发动机、变速器、分动箱、摩托车等等高速传动中。作为重要传动部件的齿形链，其性能的优劣往往对产品的好坏有着决定性的影响。而当下的市场，消费者对于产品的噪声大小往往要求更加严苛，低噪成为各大厂商共同追求的目标。因此，齿形链的噪声性能在其整体性能的评价中具有越来越重要的地位。

链传动过程中，各种各样的噪声不可避免。由于链板与销轴之间本身存在的装配间隙，而且链板与链轮啮合时存在啮合冲击，再加上齿形链的多边形效应，整个系统都会出现不同程度的振动和噪声。而且在有些系统中，链板还会与张紧板、固定导轨接触碰撞，这些都会影响链传动的整体性能。

制造业蓬勃发展的今天，噪声污染对人的身体和精神都会造成极大的损伤，所以在对齿形链产品进行各种多元变异研究的同时，更应关注齿形链噪声性能的优劣。过去对于齿形链的噪声试验，没有形成一套完整的理论及方法，而且多为仿真虚拟实验。因此，在以往的研究基础上，需要设计一套更为合理、更符合实际、更加系统的真实试验装置及方法，实现对齿形链运行噪声信号的采集，为后续的相关研究提供更有力的支撑。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于采集齿形链运行噪声信号的台架装置，包括工作台、齿形链测试系统、移动台和麦克风支架，所述的齿形链测试系统设在工作台上；工作台的周圈设有槽轨，移动台卡接在槽轨上；麦克风支架下端通过销轴与移动台铰接，麦克风支架顶端设有麦克风。

所述的工作台为圆形，工作台的周圈设有环形槽轨；工作台的环形槽轨上至少设有两个移动台。

所述的移动台为C型结构，开口端上下两内侧分别设有滑块；移动台的侧边设有止动器，用于将移动台的位置进行固定。

所述的止动器为止动螺钉，止动螺钉穿过移动台侧壁上设置的螺纹孔，与工作台边缘抵接，旋紧止动螺钉即可将移动台进行固定。

所述的齿形链测试系统包括链轮固定台、固定轴承座、移动轴承座、链轮、试验链条和电机；所述的链轮固定台固定在工作台上，固定轴承座设在链轮固定台的一端，链轮固定台的另一端设有滑动槽，移动轴承座设在滑动槽内，滑动槽内设有张紧弹簧，所述的张紧弹簧位于靠近固定轴承座的一侧，两端抵接于移动轴承座与滑动槽；固定轴承座和移动轴承座上分别枢接有链轮，试验链条套设在固定轴承座和移动轴承座的链轮上，张紧弹簧给移动轴承座一个向远离固定轴承座的方向弹力，使试验链条张紧；电机固定在工作台上，电机的输出轴与固定轴承座的链轮同轴相连，驱动固定轴承座的链轮旋转，通过试验链条带动移动轴承座的链轮同步转动。

所述的麦克风支架包括第一节支杆、第二节支杆、第三节支杆和麦克风夹；所述的第一节支杆、第二节支杆、第三节支杆从下至上顺次相连，通过带阻尼的铰链进行铰接；第一节支杆的下端与移动台通过带阻尼的销轴进行铰接；麦克风夹设在第三节支杆的头端，用于夹持麦克风，通过带阻尼的铰链与第三节支杆进行铰接。

所述的第一节支杆、第二节支杆和第三节支杆均为可伸缩杆。

所述的工作台的下部设有至少三个升降器，所有升降器均匀布置，对工作台进行承托；所述的升降器包括液压升降杆和底座，液压升降杆的上端与工作台的底面固定，液压升降杆的下端与底座固定。

本发明基于上述装置还提供一种齿形链运行噪声信号的采集方法，包括以下步骤：

步骤一、安装好齿形链测试系统并检查调校；

步骤二、根据试验要求，将工作台调至所需高度，将移动台移动到合适的位置，并通过止动器固定；分别调节麦克风支架的姿态，将麦克风放置到正确的采样点位；

步骤三、启动电机使齿形链测试系统达到试验要求的转速，平稳运行后，开始采集一段时间的音频信号；

步骤四、改变试验要求的转速和测点位置，重复步骤二和三，采集多个工况、多个测点的原始噪声样本；

步骤五、对采集到的原始噪声样本进行筛选、剪切、预处理，建立音频样本数据库；

步骤六、对步骤五中的音频样本数据库进行主客观评价，并对主观评价值与客观参数进行相关性分析，筛选出相关性好的客观参数；再分别计算这些客观参数之间的复相关系数，确定其中重要性更大的客观参数，为后续噪声预测中权重系数的分配提供依据。

步骤六所述的相关性分析包括以下步骤：

(1)音频样本的分组

由于齿形链运行过程中，转速的不断改变，各个客观参数对于齿形链系统声品质的影响程度也会变化，因此将采集到的音频样本按照转速分组，每组音频样本的数量为12-18份；

(2)音频样本的主观评价

对分组后的音频样本采用成对比较法，组织测试人员进行主观听审试验，并对听审结果进行一致性筛选，剔除偏差较大的数据；

(3)音频样本的客观评价

使用MATLAB软件计算各组音频样本的客观参数：声压级、响度、锐度、粗糙度、抖动度、语义清晰度；

(4)主客观评价的相关性分析

主观评价值：V

客观参数：[声压级响度锐度粗糙度抖动度语义清晰度]＝[P

其中：i-组别编号，j-样本编号；

分组计算主观评价值与每一个客观参数的相关系数，相关系数越大，相关性越强，反之，相关性越弱：

其中：r

比较第i组中r

(5)客观参数之间的相关性分析

对于M

用M

复相关系数：

比较复相关系数R

(6)分别记录每一组音频样本中的主观评价值V

本发明的有益效果为：

本发明通过可升降的工作台和可移动调节的测量装置，实现对整个齿形链系统多个工况、多个测点的信号进行采集，并进行简单的初期处理，建立更为丰富全面的噪声样本库。本发明操作方便且适用于大多数齿形链系统，整个试验流程规范科学，为齿形链噪声试验提供了具体适用的台架装置和理论指导。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明工作台和齿形链测试系统结构示意图；

图3为本发明图1中A处放大的结构示意图；

图4为本发明移动台结构示意图；

图5为本发明麦克风支架结构示意图；

图6为本发明图1中B处放大的结构示意图；

图7为本发明升降器结构示意图；

图8为本发明试验方法流程示意图；

1、工作台11、环形槽轨；

2、齿形链测试系统21、链轮固定台22、固定轴承座23、移动轴承座24、链轮25、试验链条26、电机27、滑动槽28、张紧弹簧；

3、移动台31、滑块32、止动器；

4、麦克风支架41、第一节支杆42、第二节支杆43、第三节支44、麦克风夹；

5、升降器51、液压升降杆52、底座。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-8所示：

本发明提供一种用于采集齿形链运行噪声信号的台架装置，包括工作台1、齿形链测试系统2、移动台3和麦克风支架4，所述的工作台1为圆形，工作台1的周圈设有环形槽轨11；所述的齿形链测试系统2设在工作台1上中间位置；

所述的工作台1上设有两个移动台3，所述的移动台3为C型结构，开口端上下两内侧分别设有滑块31；两个移动台3分别通过滑块31卡接在环形槽轨11上。移动台3可在工作台1的边缘处环绕滑动。

移动台3的侧边设有止动器32，用于将移动台3的位置进行固定；所述的止动器32为止动螺钉，止动螺钉穿过移动台3侧壁上设置的螺纹孔，与工作台1边缘抵接，旋紧止动螺钉即可将移动台3进行固定。

所述的齿形链测试系统2包括链轮固定台21、固定轴承座22、移动轴承座23、链轮24、试验链条25和电机26；所述的链轮固定台21固定在工作台1上，固定轴承座22设在链轮固定台21的一端，链轮固定台21的另一端设有滑动槽27，移动轴承座23设在滑动槽27内，滑动槽27内设有张紧弹簧28，所述的张紧弹簧28位于靠近固定轴承座22的一侧，两端抵接于移动轴承座23与滑动槽27；固定轴承座22和移动轴承座23上分别枢接有链轮24，试验链条25套设在固定轴承座22和移动轴承座23的链轮24上，张紧弹簧28给移动轴承座23一个向远离固定轴承座22的方向弹力，使试验链条25张紧；电机26固定在工作台1上，电机26的输出轴与固定轴承座22的链轮24(主动轮)同轴相连，驱动固定轴承座22的链轮24旋转，通过试验链条25带动移动轴承座23的链轮24(从动轮)同步转动。

麦克风支架4下端通过销轴与移动台3铰接，麦克风支架4顶端设有麦克风。

进一步的，所述的麦克风支架4包括第一节支杆41、第二节支杆42、第三节支杆43和麦克风夹44；所述的第一节支杆41、第二节支杆42、第三节支杆43从下至上顺次首尾相连，通过带阻尼的铰链进行铰接，调整相邻两个支杆之间的角度后即可固定角度不变；第一节支杆41的下端与移动台3通过带阻尼的销轴进行铰接；麦克风夹44设在第三节支杆43的头端，用于夹持麦克风，通过带阻尼的铰链与第三节支杆43进行铰接。

所述的第一节支杆41、第二节支杆42和第三节支杆43均为可伸缩杆。根据试验所要求的噪声采集点位的不同，通过伸缩三个支杆的长度，调节三个支杆之间的角度，来使麦克风能达到指定的位置，并调节麦克风夹44的角度，使麦克风朝着正确的方向放置。

所述的工作台1的下部设有至少三个升降器5，所有升降器5均匀布置，对工作台1进行承托；所述的升降器5包括液压升降杆51和底座52，液压升降杆51的上端与工作台1的底面固定，液压升降杆51的下端与底座52固定。根据试验所要求的噪声采集点位，控制升降器5来调节工作台1的高度，为麦克风调整位置预留出充足的空间。

所述的工作台1也可以是矩形，工作台1的每个边分别设有直线槽轨。

本发明基于上述装置还提供一种齿形链运行噪声信号的采集方法，包括以下步骤：

步骤一、安装好齿形链测试系统2并检查调校；

步骤二、根据试验要求，将工作台1调至所需高度，将移动台3移动到合适的位置，并通过止动器32固定；分别调节麦克风支架4的姿态，将麦克风放置到正确的采样点位；所述试验要求是齿形链不同的运行转速以及采集音频信号的不同测点；

步骤三、启动电机26使齿形链测试系统2的链轮24达到试验要求的转速，平稳运行后，开始采集一段时间的音频信号；所述试验要求的转速分别是1000r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、4000r/min、5000r/min、6000r/min；麦克风的采样频率为40960hz，采样时间大于30s；

步骤四、改变试验要求的转速和测点位置，重复步骤二和三，采集多个工况、多个测点的原始噪声样本；所述测点位置分别是主动轮位置、从动轮位置、链条松边位置、链条紧边位置、距齿形链0.5米位置、距齿形链1米位置；

步骤五、对采集到的原始噪声样本进行筛选、剪切、预处理，建立音频样本数据库；所述剪切是截取5s原始噪声样本获得待处理音频样本；所述预处理是使用音频处理软件将工作噪声音频与环境噪音相减，得到消除背景噪声的音频样本；

步骤六、对步骤五中的音频样本数据库进行主客观评价，并对主观评价值与客观参数进行相关性分析，筛选出相关性好的客观参数；再分别计算这些客观参数之间的复相关系数，确定其中重要性更大的客观参数，为后续噪声预测中权重系数的分配提供依据。

步骤六所述的相关性分析包括以下步骤：

(1)音频样本的分组

由于齿形链运行过程中，转速的不断改变，各个客观参数对于齿形链系统声品质的影响程度也会变化，因此将采集到的音频样本按照转速分成8组，每组音频样本的数量为12-18份；

(2)音频样本的主观评价

对分组后的音频样本采用成对比较法，组织测试人员进行主观听审试验，并对听审结果进行一致性筛选，剔除偏差较大的数据；

(3)音频样本的客观评价

使用MATLAB软件计算各组音频样本的客观参数：声压级、响度、锐度、粗糙度、抖动度、语义清晰度；

(4)主客观评价的相关性分析

主观评价值：V

客观参数：[声压级 响度 锐度 粗糙度 抖动度 语义清晰度]＝[P

其中：i-组别编号，j-样本编号；

分组计算主观评价值与每一个客观参数的相关系数，相关系数越大，相关性越强，反之，相关性越弱：

其中：r

比较第i组中r

(5)客观参数之间的相关性分析

对于M

用M

复相关系数：

比较复相关系数R

(6)分别记录每一组音频样本中的主观评价值V