一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法技术

本发明专利技术涉及发动机转速测量方法。一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法，该方法包括以下的步骤：第一步、将4个音频传感器吸附在汽车大梁上不同位置，以采样率fs进行同步采样，利用多传感器互相关算法提高信噪比；第二步、构造三角形汉明混合卷积窗；第三步、找出序列SFFT(i)中的最大峰值对应的谱线；第四步、应用插值法，找出幅值最大谱线i1相邻的3条谱线；应用公式求出精确转速。本发明专利技术克服了传统转速测量方法复杂和繁琐的缺点，在保证精度的前提下，提高了测量的时效性以及操作的简便性。

An engine speed measurement method based on multi-sensor correlation denoising

The invention relates to a method for measuring the engine speed. A method based on multi sensor correlation denoising for engine speed measurement, which includes the following steps: the first step, the 4 audio sensors are adsorbed in different positions on the car beam, sampling rate FS is synchronized and the signal to noise ratio is improved by the multisensor intercorrelation algorithm; the second step, the triangle Han Minghun is constructed. The convolution window is closed; the third step is to find the spectral line corresponding to the maximum peak in the sequence SFFT (I), and the fourth step, using the interpolation method, to find out the 3 lines adjacent to the maximum spectral line I1 of the amplitude, and the exact rotational speed is obtained by the application formula. The invention overcomes the complicated and tedious shortcomings of the traditional speed measurement method, and improves the timeliness of the measurement and the simplicity of the operation on the premise of ensuring the precision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法
本专利技术涉及发动机转速测量方法。
技术介绍
发动机的转速对汽车的动力性、经济性和排放性能都有很大的影响，如何精确地获取发动机的转速一直是业内的研究重点。目前绝大部分的转速测量方法均需在曲轴的端部安装同步旋转的带窗或带缺口编码盘。虽然不同的方法特点不一样，但基于编码盘的转速测量方法的原理是一样的：当曲轴旋转时，由齿盘或编码盘上的齿或缺口在传感器上触发一系列的脉冲信号，通过计算两个相邻脉冲的时间间隔或者通过计算在某一特定时间内的脉冲来获得发动机的转速。传统的发动机转速的检测都是基于单传感器的，对与测量的适应性上都不同程度的存在问题。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法，该方法克服了传统转速测量方法复杂和繁琐的缺点，在保证精度的前提下，提高了测量的时效性以及操作的简便。为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法，该方法包括以下的步骤：第一步、将4个音频传感器吸附在汽车大梁上不同位置，以采样率fs进行同步采样，采样点数N＝1024，记为x0，x1，x2，x3；利用多传感器互相关算法提高信噪比：求得提高信噪比后的信号序列S(n)，此时信号序列长度为4N-3，补零使信号长度变为4N；第二步、构造三角形汉明混合卷积窗，采用长度为N的梯形窗wTri(m)和长度为N的wHm(m)进行一阶混合卷积运算得到一阶梯形汉宁混合卷积窗w(n)，其公式如下：补零使得窗长度为4N，其中，wTri(m)表示时域长度为N的离散三角形窗函数；wHm(m)表示时域长度为N的离散汉明窗函数，如下所示：根据自相关和傅里叶变换公式：运用窗函数对S(n)加权，自相关运算后进行傅里叶变换可得：第三步、找出序列SFFT(i)中的最大峰值对应的谱线，由于fs＝N，所以谱线的序号对应的就是频率，根据转速rpm与频率的关系rpm＝Y(f)，Y(f)表示以频率f为变量的线性方程，判断转速是否处于合理范围，根据窗函数的能量谱对幅值进行校正：取x(t)＝1，w(t)为窗函数的连续时域表达式，求出窗函数的能量恢复系数，由于转速对应的能量谱幅值呈线性相关，即C为常数，与机械结构相关，其中fi为谱线i所对应的频率；将所有峰值谱线代入中，取结果与C偏差最小的峰值谱线，记为i1；第四步、应用插值法，找出幅值最大谱线i1相邻的3条谱线记为i2，i3，i4根据序列SFFT(i)得出i1，i2，i3，i4对应的幅值，记为y1，y2，y3，y4：y1＝SFFT(i1)(8)y2＝SFFT(i2)(9)y3＝SFFT(i3)(10)y4＝SFFT(i4)(11)假设峰值谱线参数α，β，如下所示r＝2|W(2π(-α-0.5)/N)|+|W(2π(-α-1.5)/N)|(12)s＝2|W(2π(-α+0.5)/N)|+|W(2π(-α+1.5)/N)|(13)由上述公式可得：应用多项式逼近法求得α，应用公式求出精确转速，重复上述计算，即可求出1到100秒对应的瞬时转速，实际测得这100秒的转速是从3000转左右减少到800转，至此完成测量。综上所述，本专利技术提供了一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法，克服了传统转速测量方法复杂和繁琐的缺点，在保证精度的前提下，提高了测量的时效性以及操作的简便性。附图说明图1为某一六缸车检测的方法图。图2为某一四缸车检测的方法图。图3为某一三缸车检测的方法图。具体实施方式基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法的具体实施过程如下：为测试本专利技术，测试机械选用四缸四冲程柴油发动机，柴油发动机的转速rpm从3000均匀减小到800，设置采样率fs＝4096。第一步、将4个音频传感器吸附在汽车大梁上不同位置，以采样率fs进行同步采样，采样点数N＝1024，记为x0，x1，x2，x3；利用多传感器互相关算法提高信噪比：求得提高信噪比后的信号序列S(n)，此时信号序列长度为4N-3,为便于FFT，补零使信号长度变为4N；第二步、构造三角形汉明混合卷积窗，采用长度为N的梯形窗wTri(m)和长度为N的wHm(m)进行一阶混合卷积运算得到一阶梯形汉宁混合卷积窗w(n)，其公式如下：为便于FFT，补零使得窗长度为4N，其中，wTri(m)表示时域长度为N的离散三角形窗函数；wHm(m)表示时域长度为N的离散汉明窗函数，如下所示：根据自相关和傅里叶变换公式：运用窗函数对S(n)加权，自相关运算后进行傅里叶变换可得：第三步、找出序列SFFT(i)中的最大峰值对应的谱线，由于fs＝N，所以谱线的序号对应的就是频率，根据转速rpm与频率的关系rpm＝Y(f)(Y(f)表示以频率f为变量的线性方程)，判断转速是否处于合理范围，该实例中发动机转速的关系式为(τ为发动机冲程数，Z为发动机缸数),根据窗函数的能量谱对幅值进行校正：取x(t)＝1，w(t)为窗函数的连续时域表达式，求出窗函数的能量恢复系数，由于转速对应的能量谱幅值呈线性相关，即C为常数，与机械结构相关，其中fi为谱线i所对应的频率。将所有峰值谱线代入中，取结果与C偏差最小的峰值谱线，记为i1；第四步、应用插值法，找出幅值最大谱线i1相邻的3条谱线记为i2，i3，i4根据序列SFFT(i)可得出i1，i2，i3，i4对应的幅值，记为y1，y2，y3，y4：y1＝SFFT(i1)(25)y2＝SFFT(i2)(26)y3＝SFFT(i3)(27)y4＝SFFT(i4)(28)假设峰值谱线参数α，β，如下所示r＝2|W(2π(-α-0.5)/N)|+|W(2π(-α-1.5)/N)|(29)s＝2|W(2π(-α+0.5)/N)|+|W(2π(-α+1.5)/N)|(30)由上述公式可得：应用多项式逼近法求得α，应用公式求出精确转速，重复上述计算，即可求出1到100秒对应的瞬时转速，实际测得这100秒的转速是从3000转左右减少到800转，至此完成测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：第一步、将4个音频传感器吸附在汽车大梁上不同位置，以采样率fs进行同步采样，采样点数N＝1024，记为x0，x1，x2，x3；利用多传感器互相关算法提高信噪比：

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器相关去噪的发动机转速测量方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：第一步、将4个音频传感器吸附在汽车大梁上不同位置，以采样率fs进行同步采样，采样点数N＝1024，记为x0，x1，x2，x3；利用多传感器互相关算法提高信噪比：求得提高信噪比后的信号序列S(n)，此时信号序列长度为4N-3，补零使信号长度变为4N；第二步、构造三角形汉明混合卷积窗，采用长度为N的梯形窗wTri(m)和长度为N的wHm(m)进行一阶混合卷积运算得到一阶梯形汉宁混合卷积窗w(n)，其公式如下：补零使得窗长度为4N，其中，wTri(m)表示时域长度为N的离散三角形窗函数；wHm(m)表示时域长度为N的离散汉明窗函数，如下所示：根据自相关和傅里叶变换公式：运用窗函数对S(n)加权，自相关运算后进行傅里叶变换可得：第三步、找出序列SFFT(i)中的最大峰值对应的谱线，由于fs＝N，所以谱线的序号对应的就是频率，根据转速rpm与频率的关系rpm＝Y(f)，Y(f)表示以频率f为变量的线性方程，判断转速是否处于合理范围，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宗英，温和，单铉昇，康野，周驰东，
申请(专利权)人：浙江浙大鸣泉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33