Устройство для измерения шумовых и вибрационных характеристик

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Докукова Наталия Анатольевна Кафтайкина Екатерина Николаевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для измерения шумовых и вибрационных характеристик, включающее измерительный микрофон, усилители, фильтры, детекторы мощности, аналого-цифровые преобразователи, персональный компьютер, отличающееся тем, что содержит измерители вибрации, процессор цифровых сигналов, соединенный с персональным компьютером посредством локальной сети, при этом устройство выполнено в виде каналов выделения измерительной информации, один из которых состоит из последовательно соединенных измерительного микрофона, фильтра, усилителя, детектора мощности и аналогоцифрового преобразователя, а остальные - из последовательно соединенных измерителя вибрации, фильтра, усилителя, детектора мощности, аналого-цифрового преобразователя,причем выходы аналого-цифровых преобразователей каналов выделения измерительной информации соединены с входом процессора цифровых сигналов.(56) 1. Патент РФ 63059. Устройство инструментального контроля шумовых характеристик автомобильных мостов, МПК 01 Н 17/00, опубл. 2007. 2. Патент РФ 55126. Измеритель шума и вибрации, МПК 01 Н 1/14,01 Н 1/16,опубл. 2006. 59932010.02.28 Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения механических колебаний с использованием пьезоэлектрических приборов, и может быть использована при измерении шумовых и вибрационных характеристик,например, в кабине автомобиля. Известно устройство для измерения шумовых характеристик 1, содержащее компьютер, используемый в качестве прибора, оценивающего уровень шума, и присоединенный к нему звукоизолирующий корпус микрофона, при этом микрофон устанавливают непосредственно в исследуемое изделие. Данное устройство предназначено только для измерения шумовых характеристик, однако для более достоверной оценки работоспособности элементов конструкции и механизмов, а также в целях рационального выбора мест и зон крепления амортизаторов и демпферов на виброизолируемой конструкции необходимо также измерять и колебания. Наиболее близким из аналогов к предлагаемому устройству, выбранным в качестве прототипа, является устройство для измерения шума и вибрации 2, включающее измерительный микрофон, блок усилителей, блок фильтров, блок детектора мощности, блок индикации, блок управления с переключателями и указателем величины измеряемых уровней шума и вибрации и блок питания, при этом блок индикации выполнен в виде взаимосвязанных преобразователя напряжения, микроЭВМ, таймера, оперативно запоминающего устройства и средства связи измерителя шума и вибрации с внешней ЭВМ, блок усилителей, блок фильтров, блок детектора мощности снабжены регистрами и связаны с микроЭВМ блока индикации, при этом блок детектора мощности содержит контроллер диапазона, а блок управления снабжен контроллером клавиатуры. Сигнал, поступающий от измерительного микрофона, сначала усиливается с помощью блока усилителей, а затем фильтруется блоком фильтров, вследствие этого соотношение сигнал-шум меньше и нельзя четко выделить полезный сигнал. Использование микрофона в качестве измерителя вибрации приводит к тому, что получаемые характеристики неточно отображают состояние работоспособности элементов конструкции и механизмов. Отсутствует возможность отображения получаемых характеристик на экране персонального компьютера в режиме реального времени, нет возможности сохранять информацию для последующего анализа. Сложность конструкции устройства приводит к увеличению вероятности некорректной работы и выхода из строя устройства. Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы устройства за счет повышения точности измеряемых характеристик в широком диапазоне частот, упрощение конструкции устройства, позволяющего производить замеры характеристик шума и вибрации в режиме реального времени, их обработку и хранение с целью последующего сравнения и анализа, а также создание базы данных измеряемых характеристик в виде электронного каталога. Задача решается за счет того, что устройство, содержащее измерительный микрофон,усилители, фильтры, детекторы мощности, аналого-цифровые преобразователи, персональный компьютер, согласно техническому решению, содержит измерители вибрации,процессор цифровых сигналов, соединенный с персональным компьютером посредством локальной сети, при этом устройство выполнено в виде каналов выделения измерительной информации, один из которых состоит из последовательно соединенных измерительного микрофона, фильтра, усилителя, детектора мощности и аналого-цифрового преобразователя, а остальные - из последовательно соединенных измерителя вибрации, фильтра, усилителя, детектора мощности, аналого-цифрового преобразователя, причем выходы аналого-цифровых преобразователей каналов выделения измерительной информации соединены с входом процессора цифровых сигналов. Для повышения надежности устройства процессор цифровых сигналов соединен с персональным компьютером посредством локальной сети. 59932010.02.28 Технический результат заключается в возможности осуществлять измерения шумовых и вибрационных характеристик в режиме реального времени, производить спектральный анализ полученных характеристик в широком диапазоне частот, упростить проведение натурных виброакустических испытаний с использованием узкополосного спектрального анализа и определения путей передачи виброакустической энергии. Сущность предлагаемого технического решения поясняется блок-схемой устройства для измерения шумовых и вибрационных характеристик, изображенной на фигуре. Устройство для измерения шумовых и вибрационных характеристик включает в себя пять каналов выделения измерительной информации. Первый канал выделения измерительной информации включает измерительный микрофон 1, регулируемый фильтр низких частот 3, регулируемый усилитель 4, детектор мощности 5, аналого-цифровой преобразователь 6. Второй, третий, четвертый и пятый каналы выделения измерительной информации состоят соответственно из последовательно соединенных измерителя вибрации 2,регулируемого фильтра низких частот 3, регулируемого усилителя сигнала 4, детектора мощности 5, аналого-цифрового преобразователя 6. В качестве измерителей вибрации применяем трехкоординатные вибродатчики. Причем выходы аналого-цифровых преобразователей 6 каналов выделения измерительной информации соединены с входом процессора цифровых сигналов 7. Процессор цифровых сигналов (ПЦС) 7 связан по локальной сети 8 с персональным компьютером 9. Устройство для измерения шумовых и вибрационных характеристик работает следующим образом. В кабине автомобиля (не показан), на котором проводятся испытания,устанавливают измерительный микрофон 1 и трехкоординатные вибродатчики 2 (первый в месте крепления кабины к остову, второй - на сидение водителя, третий - на руле автомобиля, четвертый - на полу кабины автомобиля около ног водителя). Автомобиль приводится в движение, колебания, передаваемые кабине автомобиля от двигателя и(или) неровностей дорожного покрытия, фиксируются датчиками вибрации 2 и шума 1, аналоговые сигналы фильтруются фильтрами низких частот 3, усиливаются регулируемыми усилителями 4 и преобразуются в цифровой вид с помощью аналого-цифровых преобразователей 6. Детектор мощности 5 определяет уровень сигнала, поступающего с датчика вибрации 2, и в соответствии с ним подстраивает коэффициент усиления регулируемого усилителя 4 и устанавливает необходимую частоту среза в регулируемом фильтре низких частот 3. Преобразованные с помощью аналого-цифровых преобразователей 6 в цифровую форму сигналы предварительно обрабатываются процессором цифровых сигналов 7 и передаются по локальной сети 8 на персональный компьютер 9. Персональный компьютер 9 выполняет основной объем вычислений, обеспечивает эффективное взаимодействие оператора с установкой, визуальное представление процесса и полученных результатов измерений, хранение и документирование результатов измерений. Использование предлагаемого устройства позволит осуществить эффективный комплексный анализ зафиксированных в реальном масштабе времени акустических и вибрационных характеристик, выявить наличие отклонений измеряемых характеристик от максимально допустимых по ГОСТ 12.1.012-90, зафиксировать момент их появления, решить спорные вопросы с потребителями, сделать экспресс-замеры на месте и сравнить с базой данных электронного каталога. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3