多通道噪聲與振動的測試方法與測試儀技術(shù)

基于計算機軟件處理的多通道噪聲與振動測試方法，有兩種信號輸入方式：即硬件輸入和用于信號事后分析的文件輸入方式；當采用硬件輸入方式時，首先將傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊，通過ＢＮＣ線連接起來，然后將連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊通過ＵＳＢ線和計算機連接將傳感器信號輸入計算機；當采用文件輸入時，程序從指定的文件中讀取數(shù)據(jù)進行分析；分析過程是：首先對任務(wù)進行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置包括信號分析參數(shù)設(shè)置，主要包括頻譜分析和相干性分析時窗函數(shù)的選擇，平均方式及其對應參數(shù)的設(shè)置，倍頻程分析中平均方式和計權(quán)窗函數(shù)的選擇以及指數(shù)平均的參數(shù)設(shè)置；硬件輸入方式時，需要指定讀取文件的位置。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及噪聲與振動的采集、分析系統(tǒng)，特別涉及一種由計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理、便攜式、動態(tài)范圍寬、穩(wěn)定性能好的噪聲與振動測試方法與系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
噪聲與振動測試是環(huán)境噪聲與振動污染評估、選擇控制措施的重要依據(jù)。噪聲與振動測試系統(tǒng)是噪聲與振動的測試中重要組成部分，廣泛應用于噪聲研究以及環(huán)境監(jiān)測等場合。現(xiàn)有的測試方法包括時域信號測試和觀察。將噪聲或振動信號波形顯示出來，直觀地觀察信號的變化。頻譜分析。將信號進行頻譜分析，得到其頻譜信息，即信號在某一頻率點的幅度和相位值。包括單通道的自譜分析和雙通道的互譜分析。主要應用于噪聲測試。倍頻程分析。將信號進行倍頻程或三分之一倍頻程分析，得到其在各個頻段范圍內(nèi)的幅值，以及全頻帶的總值。可以添加適當?shù)挠嫏?quán)網(wǎng)絡(luò)。主要應用于噪聲測試。相干性分析。對其中兩個通道的信號進行相干性分析。主要應用于噪聲測試。振動測試。對輸入的振動信號進行1至80Hz的三分之一倍頻程分析，包括橫向振動和縱向振動的測試。噪聲測量模塊。主要用于環(huán)境噪聲監(jiān)測，包括測量時間計權(quán)聲級的常規(guī)聲級計、測量時間平均聲級的積分平均聲級計和測量聲暴露級的積分聲級計的功能。另外還包括24小時自動監(jiān)測功能。目前市場上的噪聲與振動系統(tǒng)有些功能有限，有些功能全但成本高，體積大，不方便用于野外測試等。本專利技術(shù)提供了一種由計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理、功能全、成本低、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好的測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對目前噪聲與振動測試系統(tǒng)功能不集中、體積大、重量大、價格昂貴等缺點，提供一種新的多通道噪聲與振動測試系統(tǒng)，集成多種測試功能，綜合多種分析方法，在保證功能強大的同時，具有體積小，重量輕，成本低，穩(wěn)定性能好等優(yōu)點。為實現(xiàn)本專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供了一種基于計算機軟件處理的多通道噪聲與振動測試方法和測試系統(tǒng)，本專利技術(shù)方法是設(shè)有兩種信號輸入方式即硬件輸入和文件輸入，分別對應于用于實時分析信號的硬件輸入方式，用于信號事后分析的文件輸入方式；當采用硬件輸入方式時，首先將傳感器(麥克風或者加速度計)和數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊，兩者通過BNC線連接起來，然后將連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊通過USB線和計算機連接將傳感器信號輸入計算機；當采用文件輸入時，程序從指定的文件中讀取數(shù)據(jù)進行分析。分析過程是首先對任務(wù)進行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置包括信號分析參數(shù)設(shè)置，主要包括頻譜分析和相干性分析時窗函數(shù)的選擇，平均方式及其對應參數(shù)的設(shè)置，倍頻程分析中平均方式和計權(quán)窗函數(shù)的選擇以及指數(shù)平均的參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置還包括時間參數(shù)設(shè)置，其用于設(shè)置輸入信號幀的長度；硬件輸入方式時，需要對錄制保存的時域信號所在文件命名，如果是文件輸入方式，需要指定讀取文件的位置；選擇是否需要對傳感器進行校準，對傳感器進行校準的方法是校準方法為開始新任務(wù)后選擇硬件輸入方式，通過標準傳感參數(shù)比較方式(可以通過標準量內(nèi)存方式與新的傳感器校準定標等方式)，在彈出的對話框中選擇是否需要對傳感器校準，如果需要校準則按照提示一步一步操作則可完成校準過程，校準后的傳感器靈敏度將在界面上顯示出來。輸入信號的分析結(jié)果包括信號時域波形，信號頻譜分析，信號倍頻程分析，信號相干性分析等；如果輸入的是振動信號，則還可以對此信號進行振動測量。如果需要環(huán)境噪聲監(jiān)測，可以啟動環(huán)境噪聲監(jiān)測模塊，環(huán)境噪聲監(jiān)測模塊主要包括時間計權(quán)聲級、時間平均聲級、聲暴露量、統(tǒng)計聲級的測量和24小時自動監(jiān)測功能。基于計算機軟件處理的多通道噪聲與振動測試系統(tǒng)，包括麥克風或者加速度計構(gòu)成的傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊，通過BNC線連接起來，然后將連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊通過USB線和計算機連接將傳感器信號輸入計算機；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括放大電路(常用運放電路)和D/A采集模塊構(gòu)成。亦可采用專用數(shù)據(jù)采集模塊。此模塊有四個BNC輸入接口，一個輸出接口，通過USB數(shù)據(jù)線與計算機相連。具有傳輸速率快、干擾信號小、動態(tài)范圍大、體積小和重量輕等優(yōu)點。本專利技術(shù)的特點是提供了一種基于計算機軟件處理的噪聲與振動測試系統(tǒng)，本專利技術(shù)采集系統(tǒng)具有極好的工作可靠性，集成了諸多分析功能，并同時可以處理硬件輸入和文件輸入，將儀器虛擬化，降低了成本，并且體積小，重量輕，功能強大且擴展空間大，穩(wěn)定性好。本專利技術(shù)的硬件輸入具有極可靠轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入下面將結(jié)合附圖對具體實施方法進行詳細說明。附圖說明圖1為IEPE傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊的連接2為數(shù)據(jù)采集模塊一個通道的內(nèi)部電路3為整個測試過程的流程圖具體實施方式圖1IEPE傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊的連接圖中IEPE傳感器指壓感式傳感器。圖2所示數(shù)據(jù)采集模塊包括運放電路和D/A采集模塊構(gòu)成，傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊之間設(shè)有運算放大器和濾波器，濾波器是在運放的輸入端并聯(lián)電阻和串聯(lián)電容。運放的同相輸入端連接的恒流源，一般采用150±100mA；反相輸入端與地之間串聯(lián)一50歐的電阻。本專利技術(shù)的硬件部分還包括將一個數(shù)據(jù)采集模塊連接的計算機，數(shù)據(jù)采集模塊不對信號進行分析，所有的分析過程都由計算機中的軟件處理。該方法包括以下步驟(1)將傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊連接，然后將數(shù)據(jù)采集模塊和計算機連接，確保硬件工作正常；如果采用事后分析功能，本步驟可以取消；(2)運行測試軟件，進行測試前的參數(shù)配置，包括傳感器類型選擇以及分析參數(shù)設(shè)置等；(3)開始采集數(shù)據(jù)并實時分析采集到的信號，同時可保存分析得到的數(shù)據(jù)；支持在線調(diào)用分析任務(wù)；(4)結(jié)束，退出程序或開始一個新任務(wù)。如圖3所示，噪聲與振動測試過程分為兩部分。第一部分為輸入信號，有兩種信號輸入方式硬件輸入和文件輸入，分別對應于步驟10和步驟11，硬件輸入方式用于實時分析信號，而文件輸入方式用于信號事后分析。當采用硬件輸入方式時，首先將傳感器(麥克風或者加速度計)和數(shù)據(jù)采集模塊通過BNC線連接起來，然后將數(shù)據(jù)采集模塊通過USB線和計算機連接起來，最后進行硬件自檢，確保硬件正常工作；當采用文件輸入時，這時不需要將數(shù)據(jù)采集模塊和計算機相連，程序會自動從指定的文件中讀取數(shù)據(jù)。第二部分為軟件處理部分。本專利技術(shù)的軟件處理模塊集成了下述分析和測量模塊信號時域波形分析，信號頻譜分析，信號倍頻程分析，信號相干性分析，振動測量和環(huán)境噪聲監(jiān)測模塊。步驟12為初始動作，由此開始一個新任務(wù)。步驟13對此任務(wù)進行參數(shù)設(shè)置，包括傳感器類型的選擇麥克風或者加速度計。如果是硬件輸入方式時，需要對錄制保存的時域信號所在文件命名，如果是文件輸入方式，需要指定讀取文件的位置，并且可以設(shè)置從文件的哪部分開始讀取數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)置還包括信號分析的一些參數(shù)設(shè)置，主要包括頻譜分析和相干性分析時窗函數(shù)的選擇，平均方式及其對應參數(shù)的設(shè)置，倍頻程分析中平均方式和計權(quán)窗函數(shù)的選擇以及指數(shù)平均的參數(shù)設(shè)置。其他的如時間參數(shù)設(shè)置，可以設(shè)置輸入信號幀的長度。也可以直接調(diào)用以前的配置記錄文件來對這些參數(shù)進行設(shè)定，所有參數(shù)設(shè)定結(jié)束后，選擇是否需要對傳感器進行校準，正常情況下，每次使用該系統(tǒng)之前都需要對傳感器進行校準。步驟14對輸入的信號進行分析，包括觀察信號時域波形，信號頻譜分析，信號倍頻程分析，信號相干性分析。如果輸入的是振動信號，則還可以對此信號進行振動測量。如果需要環(huán)境噪聲監(jiān)測，可以啟動環(huán)境噪聲監(jiān)測模塊，環(huán)境噪聲監(jiān)測模塊主要包括時間計權(quán)聲級、時間平均聲級、聲暴露量本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于計算機軟件處理的多通道噪聲與振動測試方法，其特征是設(shè)有兩種信號輸入方式：即硬件輸入和文件輸入，分別對應于用于實時分析信號的硬件輸入方式，用于信號事后分析的文件輸入方式；當采用硬件輸入方式時，首先將傳感器（麥克風或者加速度計）和數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊，通過ＢＮＣ線連接起來，然后將連續(xù)數(shù)據(jù)采集模塊通過ＵＳＢ線和計算機連接將傳感器信號輸入計算機；當采用文件輸入時，程序從指定的文件中讀取數(shù)據(jù)進行分析；分析過程是：首先對任務(wù)進行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置包括信號分析參數(shù)設(shè)置，主要包括頻譜分析和相干性分析時窗函數(shù)的選擇，平均方式及其對應參數(shù)的設(shè)置，倍頻程分析中平均方式和計權(quán)窗函數(shù)的選擇以及指數(shù)平均的參數(shù)設(shè)置；參數(shù)設(shè)置還包括時間參數(shù)設(shè)置，用于設(shè)置輸入信號幀的長度；硬件輸入方式時，需要對錄制保存的時域信號所在文件命名，如果是文件輸入方式，需要指定讀取文件的位置。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃華華，鄒海山，邱小軍，李寧榮，
申請(專利權(quán))人：南京大學，
類型：發(fā)明
國別省市：84[中國|南京]