Способ акустического мониторинга ходовой части транспортного средства

Авторы патента:

G01N29/14 - с использованием акустической эмиссии (G01N 29/06 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2747379:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "ЯГТУ" (RU)

Использование: для акустического мониторинга ходовой части транспортного средства. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют получение информации в виде акустического сигнала с ходовой части транспортного средства посредством установленных на ее элементах акустических датчиков, передающих получаемый акустический сигнал в вычислительный модуль, обработку сигнала, получение сведений о состоянии ходовой части, сравнение их с нормативными значениями, выдачу результата, получаемый акустический сигнал разделяют на группы по принципу локализации и относят каждую группу к соответствующему узлу ходовой части, далее обрабатывают сигналы каждой группы в отдельности по индивидуальному алгоритму, получают сведения о характеристиках звукового сигнала и его источнике, о состоянии узлов ходовой части, сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, полученными ранее на исправном транспортном средстве, выводят результаты для каждого узла с возможностью вывода информации по каждому элементу узла, при этом в каждой группе сигналов, разделенной по принципу локализации, сигналы распределяют по мощности и частоте, причем сигналы с максимальными значениями мощности, а также сигналы с минимальными и максимальными значениями частоты относят к пороговым, которые затем сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, в случаях выхода пороговых значений за диапазоны нормативных, считают, что элемент узла неисправен и выдают сигнал. Технический результат: обеспечение возможности получить точные сведения о техническом состоянии диагностируемого транспортного средства.

Предложенный способ предназначен для мониторинга ходовой части транспортного средства, в частности автомобиля. Результатом мониторинга является получение актуальных сведений о техническом состоянии ходовой части транспортного средства. Может использоваться в автомобильной промышленности.

Известен способ получения сведений о техническом состоянии [Патент РФ №2385456 МПК G01N 29/14, опубл. 27.05.09 БИ №15] на основе измерений эффектов акустических событий в постоянном режиме. Для захвата акустических событий используются пьезоэлектрические датчики, формирующие электрический сигнал, обработка которого позволяет получить необходимые сведения о техническом состоянии исследуемого узла.

Недостатком данного способа является невысокая точность сведений о техническом состоянии ходовой части по причине того, что акустический сигнал собирается со всей ходовой части, содержащей множество деталей, и обрабатывается целиком, что вносит существенные погрешности.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ акустического мониторинга ходовой части [Патент РФ №2683876, МПК G01N 29/14, опубл. 02.04.19 БИ №10], включающий получение информации в виде акустического сигнала с ходовой части транспортного средства посредством установленных на ее элементах акустических датчиков, передающих получаемый акустический сигнал в вычислительный модуль, обработку сигнала, получение сведений о состоянии ходовой части, сравнение их с нормативными значениями, выдачу результата, получаемый акустический сигнал разделяют на группы по принципу локализации и относят каждую группу к соответствующему узлу ходовой части, далее обрабатывают сигналы каждой группы в отдельности по индивидуальному алгоритму, получают сведения о характеристиках звукового сигнала и его источнике, о состоянии узлов ходовой части, сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, полученными ранее на исправном транспортном средстве, выводят результаты для каждого узла с возможностью вывода информации по каждому элементу узла.

Недостатком данного способа является сложность, невысокая точность полученных сведений о техническом состоянии ходовой части.

Задачей изобретения является создание способа акустического мониторинга ходовой части транспортного средства, позволяющего получать точные сведения о ее техническом состоянии.

Поставленная задача достигается тем, что по способу акустического мониторинга ходовой части транспортного средства, включающему получение информации в виде акустического сигнала с ходовой части транспортного средства посредством установленных на ее элементах акустических датчиков, передающих получаемый акустический сигнал в вычислительный модуль, обработку сигнала, получение сведений о состоянии ходовой части, сравнение их с нормативными значениями, выдачу результата, получаемый акустический сигнал разделяют на группы по принципу локализации и относят каждую группу к соответствующему узлу ходовой части, далее обрабатывают сигналы каждой группы в отдельности по индивидуальному алгоритму, получают сведения о характеристиках звукового сигнала и его источнике, о состоянии узлов ходовой части, сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, полученными ранее на исправном транспортном средстве, выводят результаты для каждого узла с возможностью вывода информации по каждому элементу узла.

Отличительными признаками предлагаемого способа акустического мониторинга ходовой части транспортного средства является то, что в каждой группе сигналов, разделенной по принципу локализации, сигналы распределяют по мощности и частоте, причем сигналы с максимальными значениями мощности, а также сигналы с минимальными и максимальными значениями частоты относят к пороговым, которые затем сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, в случаях выхода пороговых значений за диапазоны нормативных, считают, что элемент узла неисправен и выдают сигнал.

Акустический мониторинг ходовой части транспортного средства, по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

На первом этапе осуществляется получение информации в виде акустического сигнала. Для этого на ходовую часть транспортного средства устанавливаются акустические датчики, собирающие звуковые сигналы с работающего (исправного) транспортного средства. Количество и расположение акустических датчиков выбирается индивидуально для каждого транспортного средства.

Далее получаемый акустический сигнал направляют в вычислительный модуль, где происходит его первичная обработка, в процессе которой его разделяют на группы по принципу локализации и относят каждую группу к соответствующему узлу ходовой части, например, шаровой опоре, ступичному подшипнику и т.д.

Точность результата, получаемого по данному способу, зависит от числа групп, выделяемых в узле. Чем больше групп, тем более точным будет результат.

Далее обрабатывают сигналы от каждой группы в отдельности по индивидуальному алгоритму, зависящему от конструктивных особенностей элементов, входящих в группу и ее размеров.

Затем, после первичной обработки, осуществляют вторичную обработку, в процессе которой получают сведения о характеристиках звукового сигнала и его источнике для каждой группы. К характеристикам относятся частота и мощность, кроме того, учитывается удаленность от акустического датчика. На основе этих данных, в процессе вторичной обработки, получают сведения о состоянии узлов ходовой части, которые затем сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, зафиксированные ранее на исправном (новом) транспортном средстве.

Итогом вторичной обработки является получение результатов для каждого узла с возможностью вывода информации по каждому элементу узла.

Принцип обработки сигналов каждой группы основывается на том, что в процессе эксплуатации транспортного средства элементы ходовой части находятся в рабочем режиме и, ввиду происходящих процессов, таких как механические колебания и вибрации, у каждого из элементов формируется определенный звуковой сигнал, характеризующийся мощностью и частотой. Причем по мере вырабатывания ресурса изменяется уровень механических колебаний и вибраций вследствие износа, что, в свою очередь, приводит к отличию данного сигнала от эталонного (в начальном состоянии).

Акустические помехи, зафиксированные в процессе записи акустическими датчиками, имеют случайный характер и при обработке сигналов (которые в большинстве случаев носят циклический характер) не учитываются.

Таким образом, на основе различий полученного акустического сигнала от эталонного можно делать вывод о техническом состоянии диагностируемого элемента.

С целью повышения точности сигналы с акустических датчиков разделяются на группы, каждая из которых соответствует определенному узлу ходовой части, причем сигналы, отнесенные к отдельной группе, могут быть получены с различных акустических датчиков.

Для повышения точности способа в каждой группе сигналов, разделенной по принципу локализации, сигналы распределяют по мощности и частоте. Это необходимо для выявления пороговых значений параметров сигналов, которые затем сравнивают с нормативными для каждого узла.

К пороговым значениям параметров сигналов относят сигналы с максимальными значениями мощности, а также сигналы с минимальными и максимальными значениями частоты. Максимальные значения мощности сигнала, превышающие нормативные значения, и сигналы с частотой меньше нормативной, свидетельствуют об ударных процессах, возникающих при неисправностях, а также задирах и выбоинах. Максимальные значения частоты сигналов выше нормативной, свидетельствуют о возникновении неисправностей, которые диагностируются при высоких скоростях движения или вращения.

Количество и расположение акустических датчиков зависит от типа и конструктивных особенностей ходовой части.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения позволяет получить точные сведения о техническом состоянии диагностируемого транспортного средства.

Способ акустического мониторинга ходовой части транспортного средства, включающий получение информации в виде акустического сигнала с ходовой части транспортного средства посредством установленных на ее элементах акустических датчиков, передающих получаемый акустический сигнал в вычислительный модуль, обработку сигнала, получение сведений о состоянии ходовой части, сравнение их с нормативными значениями, выдачу результата, получаемый акустический сигнал разделяют на группы по принципу локализации и относят каждую группу к соответствующему узлу ходовой части, далее обрабатывают сигналы каждой группы в отдельности по индивидуальному алгоритму, получают сведения о характеристиках звукового сигнала и его источнике, о состоянии узлов ходовой части, сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, полученными ранее на исправном транспортном средстве, выводят результаты для каждого узла с возможностью вывода информации по каждому элементу узла, отличающийся тем, что в каждой группе сигналов, разделенной по принципу локализации, сигналы распределяют по мощности и частоте, причем сигналы с максимальными значениями мощности, а также сигналы с минимальными и максимальными значениями частоты относят к пороговым, которые затем сравнивают с нормативными значениями для каждого узла, в случаях выхода пороговых значений за диапазоны нормативных, считают, что элемент узла неисправен и выдают сигнал.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля прочности оптических волокон из плавленого кварцевого стекла. В заявленном способе контроля прочности оптического волокна в контролируемом объекте создают напряжение и измеряют акустической сигнал, по результатам обработки которого выделяют сигнал акустической эмиссии и оценивают характеристики контролируемого объекта.

Способ определения срока безопасной эксплуатации стеклопластиковых трубопроводов // 2739715

Использование: для определения срока безопасной эксплуатации стеклопластиковых трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют предварительное изучение объекта контроля - трубопровода, установку на поверхность трубопровода преобразователей акустической эмиссии, проведение контроля плавным ступенчатым нагружением давления на уровне 0,5*Рраб, 0,75*Рраб, 1,0*Рисп и Рисп, где Рраб - разрешенное рабочее давление, Рисп - испытательное давление, вычисление скорости распространения сигналов акустической эмиссии, накопление, обработка и анализ данных, оценка результатов контроля классификацией источников акустической эмиссии на источник I класса - пассивный источник, источник II класса - активный источник, источник III класса - критически активный источник, источник IV класса - катастрофически активный источник.

Способ идентификации источников акустической эмиссии // 2737235

Использование: для идентификации и классификации источников акустической эмиссии (АЭ) на контролируемых объектах. Сущность изобретения заключается в том, что способ идентификации сигналов АЭ основан на установлении зависимости между численным значением энергии, рассчитанным для компонент вейвлет декомпозиции сигнала АЭ и Фурье-спектра компонент вейвлет декомпозиции и параметром, характеризующим тип разрушения материала, с учетом расстояния от источника до приемника сигнала АЭ.

Способы и устройство для тестирования датчиков акустической эмиссии // 2736283

Использование: для тестирования датчика акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования датчика акустической эмиссии содержит устройство управления технологическим процессом; датчик акустической эмиссии, связанный с устройством управления технологическим процессом, при этом датчик акустической эмиссии обнаруживает состояние эксплуатационной годности устройства управления технологическим процессом; и пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, акустически связанный с датчиком акустической эмиссии для того, чтобы тестировать состояние эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии.

Способ акустико-эмиссионного контроля металлических объектов и устройство для его осуществления // 2736175

Использование: для неразрушающего контроля конструкций с использованием метода акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе нагружения объекта дополнительно измеряют значение активности акустической эмиссии событий с заданным интервалом времени (0,5-10 с) для каждого канала, при снижении активности ниже минимально заданного значения Amin снижают пороговый уровень по амплитуде в два раза, а при превышении активности заданного значения Аmах пороговый уровень по амплитуде повышают в два раза, после чего строят амплитудное распределение событий от каждого источника, определяют параметры степенной связи амплитуды с частотой ее регистрации по значениям амплитуд, которые превышают максимальный порог срабатывания, достигнутый на протяжении всего испытания на канале, затем проводится аппроксимация полученной степенной зависимости до уровня амплитуды, соответствующей минимально допустимой величине амплитуды акта акустической эмиссии и исходя из полученных значений амплитуд определяют восстановленное число АЭ сигналов (суммарный счет), которые используют для определения потенциальной опасности каждого источника АЭ на объекте.

Многоканальное акустико-эмиссионное устройство // 2736171

Использование: для неразрушающего контроля конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что многоканальное акустико-эмиссионное устройство состоит из n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, первого двухпозиционного переключателя, а также аналогового полосового фильтра нижних частот, программируемого усилителя с изменяемым коэффициентом усиления, аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, шины PCI, центрального процессора компьютера, цифрового сигнального процессора, цифроаналогового преобразователя управления усилением, выход которого соединен со вторым входом программируемого усилителя, генератора калибровочных импульсов, цифроаналогового преобразователя порогового значения, выход которого соединен с первым входом сумматора и первым входом двухпозиционного ключа, выход программируемого усилителя соединен с входом детектора, входом аналого-цифрового преобразователя и не инвертирующим входом компаратора, выход детектора соединен со входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а его выход соединен со вторым входом двухпозиционного ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен со вторым входом устройства управления, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом цифрового фильтра, выход которого соединен с цифровой шиной устройства управления, при этом каждый канал дополнительно содержит полосовые фильтры быстрой и медленной моды, выходы которых подключены к последовательно соединенным детектору аналогового сигнала, интегратору аналогового сигнала, программируемому делителю и аналоговому компаратору, при этом первые входы полосовых фильтров соединены со вторым выходом двухпозиционного ключа, вторые входы полосовых фильтров, интеграторов аналогового сигнала, программируемых делителей и выход аналогового компаратора соединены с выходами устройства управления.

Способ оценки ресурса подшипника качения // 2735130

Использование: для оценки прочности колец подшипника качения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют нагружение исследуемого объекта, регистрацию числа импульсов акустической эмиссии и их амплитуды, определение диагностического параметра WAE, связанного со степенью опасности дефектов, при этом нагружение подшипника производят приложением нагрузки в месте выявленного дефекта геометрически подобно рабочему, при этом статически прикладывают нагрузку радиально от вала к диагностируемой части равномерно при неподвижных кольцах подшипника, расчёт ресурса производят из расчета параметра Nb (где Nb - величина, которая показывает предельное число циклов до разрушения в момент, когда усталость имеет максимальную величину, а напряжения в материале отсутствуют), далее определяют количество оборотов колец подшипника друг относительно друга при работе до его перехода в предельное состояние.

Способ оценки динамической жёсткости рельсового пути и устройство для его реализации // 2731163

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к подвижным диагностическим средствам, и может быть использовано для контроля и оценки состояния рельсового пути.

Кронштейн с датчиком механизма автоматического управления // 2728353

Изобретение относится в целом к кронштейнам механизма автоматического управления и, более конкретно, к кронштейну с датчиком механизма автоматического управления.Кронштейн с датчиком механизма автоматического управления включает в себя кронштейн, имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне.

Способ акустико-эмиссионного контроля конструкций // 2727316

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля конструкций с использованием метода акустической эмиссии. Технический эффект, заключающийся в расширении технологических возможностей акустико-эмиссионного контроля элементов конструкции, возможности проведения контроля конструкции сложной формы, возможности кластеризации источников, а также в возможности выбора параметров сигналов акустической эмиссии наиболее зависящих от свойств источника, достигается за счёт того, что в начале нагружения определяют контрольный параметр акустико-эмиссионного сигнала путем регистрации значения различных амплитудных параметров двумя преобразователями, после этого проводят аппроксимацию зависимости значений этих параметров линейной функцией, определяют максимальное значение коэффициента корреляции R и выбирают этот параметр в качестве контрольного, затем в процессе нагружения выделяют первичный кластер с набором сигналов с коэффициентом корреляции R>0,9, последовательно добавляют по одному сигналу в первичный кластер, определяют коэффициент корреляции R1 нового набора, если R1>0,9⋅R, то повторяют процедуру для нераспределенных в кластеры сигналов, и при превышении критического числа сигналов, при условии превышения контрольным параметром его критического значения, изделие бракуют.