制動(dòng)盤固有頻率測(cè)量分析儀

為了快速準(zhǔn)確的完成對(duì)制動(dòng)盤固有頻率的檢測(cè),開發(fā)了一套在線檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集硬件、數(shù)據(jù)采集及分析軟件模塊、在線檢測(cè)軟件模塊及控制電路構(gòu)成。一種制動(dòng)盤固有頻率在線檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:

1)使用力錘敲擊制動(dòng)盤；

2)通過PULSE采集制動(dòng)盤的力錘激勵(lì)力信號(hào)和粘貼在制動(dòng)盤上傳感器的振動(dòng)加速度響應(yīng)信號(hào)，根據(jù)采集得到的信號(hào)得到各響應(yīng)點(diǎn)和激勵(lì)點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)函數(shù)；

3)對(duì)頻響函數(shù)進(jìn)行截?cái)嗥娈愔捣纸饨翟耄?/span>

3-1)將測(cè)得的頻響函數(shù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)，之后再將降噪后的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化至頻域利用LSCF法進(jìn)行參數(shù)識(shí)別；

3-2)將轉(zhuǎn)化后的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)看作一個(gè)含有噪聲干擾的原始信號(hào)h(t_k)(k＝1,2,…,N_f)；其中：t_k為第k個(gè)時(shí)間點(diǎn)，N_f為頻響函數(shù)的線數(shù)。

根據(jù)Takens相空間重構(gòu)理論，將所述的原始信號(hào)映射到m×n維相空間內(nèi)，m<n，得到重構(gòu)的相空間軌道矩陣D_H：

D_H為Hankel矩陣，且m+n-1＝N_f。

矩陣D_H表示了重構(gòu)吸引因子在相空間的演化特性，可表示為D_H＝D+W，其中D為信號(hào)的軌道矩陣，W為噪聲的軌道矩陣。這樣對(duì)原始信號(hào)的降噪問題就轉(zhuǎn)化為已知D_H，尋找D的逼近問題。

3-3)對(duì)矩陣D_H進(jìn)行奇異值分解：

svd(D_H)＝[U,S,V] (2)

U為m×m階酉矩陣，V為n×n階酉矩陣，S是半正定m×n階對(duì)角矩陣，D_H的奇異值從大到小排列在S的對(duì)角線上，根據(jù)Frobenious范數(shù)意義下矩陣逼近定理，截?cái)嗥淝?/span>p個(gè)奇異值而其他奇異值置為零，利用奇異值分解的逆過程得到D′_H矩陣，即D′_H＝U×S_p×V^H，S_p為截?cái)嗪蟛糠制娈愔抵昧愕?/span>m×n階矩陣。D′_H矩陣即為截?cái)嚯A次為p的情況下對(duì)軌道矩陣D_H的逼近，這時(shí)噪聲一定程度上被壓縮。

3-4)截?cái)嚯A次p可由信號(hào)的奇異熵增量確定，截?cái)嗪笮盘?hào)奇異熵的表達(dá)式為：

式中，ΔE_i為奇異熵在階次i處的增量，其值可通過下式計(jì)算：

一種制動(dòng)盤固有頻率在線檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:

1)使用力錘敲擊制動(dòng)盤；

2)通過PULSE采集制動(dòng)盤的力錘激勵(lì)力信號(hào)和粘貼在制動(dòng)盤上傳感器的振動(dòng)加速度響應(yīng)信號(hào)，根據(jù)采集得到的信號(hào)得到各響應(yīng)點(diǎn)和激勵(lì)點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)函數(shù)；

3)對(duì)頻響函數(shù)進(jìn)行截?cái)嗥娈愔捣纸饨翟耄?/span>

3-1)將測(cè)得的頻響函數(shù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)，之后再將降噪后的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化至頻域利用LSCF法進(jìn)行參數(shù)識(shí)別；

3-2)將轉(zhuǎn)化后的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)看作一個(gè)含有噪聲干擾的原始信號(hào)h(t_k)(k＝1,2,…,N_f)；其中：t_k為第k個(gè)時(shí)間點(diǎn)，N_f為頻響函數(shù)的線數(shù)。

根據(jù)Takens相空間重構(gòu)理論，將所述的原始信號(hào)映射到m×n維相空間內(nèi)，m<n，得到重構(gòu)的相空間軌道矩陣D_H：

D_H為Hankel矩陣，且m+n-1＝N_f。

矩陣D_H表示了重構(gòu)吸引因子在相空間的演化特性，可表示為D_H＝D+W，其中D為信號(hào)的軌道矩陣，W為噪聲的軌道矩陣。這樣對(duì)原始信號(hào)的降噪問題就轉(zhuǎn)化為已知D_H，尋找D的逼近問題。

3-3)對(duì)矩陣D_H進(jìn)行奇異值分解：

svd(D_H)＝[U,S,V] (2)

U為m×m階酉矩陣，V為n×n階酉矩陣，S是半正定m×n階對(duì)角矩陣，D_H的奇異值從大到小排列在S的對(duì)角線上，根據(jù)Frobenious范數(shù)意義下矩陣逼近定理，截?cái)嗥淝?/span>p個(gè)奇異值而其他奇異值置為零，利用奇異值分解的逆過程得到D′_H矩陣，即D′_H＝U×S_p×V^H，S_p為截?cái)嗪蟛糠制娈愔抵昧愕?/span>m×n階矩陣。D′_H矩陣即為截?cái)嚯A次為p的情況下對(duì)軌道矩陣D_H的逼近，這時(shí)噪聲一定程度上被壓縮。

3-4)截?cái)嚯A次p可由信號(hào)的奇異熵增量確定，截?cái)嗪笮盘?hào)奇異熵的表達(dá)式為：

式中，ΔE_i為奇異熵在階次i處的增量，其值可通過下式計(jì)算：

制動(dòng)盤固有頻率測(cè)量分析儀

DFT5004動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)是我公司開發(fā)的基于以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。 可與帶以太網(wǎng)接口的各種臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本機(jī)、 工控機(jī)，連接構(gòu)成高性能的數(shù)據(jù)采集測(cè)量系統(tǒng)。 該產(chǎn)品采用高精度16位A/D 轉(zhuǎn)換芯片, 具有設(shè)計(jì)講究, 測(cè)量精度高, 傳輸速度快,連接方便等優(yōu)點(diǎn)，與DFT6000軟件相連，可組成功能強(qiáng)大的振動(dòng)采集、分析和處理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn), 工業(yè)測(cè)量控制等領(lǐng)域。

?  標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議保證數(shù)據(jù)的可靠性；

?  以太網(wǎng)高速接口，即插即用；

?  高精度、低失真、低噪聲；

?  先進(jìn)的△∑AD技術(shù)，4通道并行采集，無時(shí)差；

?  16位高精度AD，100KSPS/CH高速并行采樣；

?  強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，連續(xù)不間斷海量存儲(chǔ)；

?  輸入方式電壓、IEPE可選；

?  75dB動(dòng)態(tài)范圍（典型值）；