基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，其特征在于包括噪声信号采集系统和控制系统；所述噪声信号采集系统包括声压传感器、采集卡及数据采集软件；所述控制系统包括驱动程序、高速开关阀硬件处理器及开关电源；应用本技术方案可实现根据高速开关阀内部运动部件工作时的噪声信息生成时域图，通过比较采集噪声时域图和基准时域图的峰值点来判断高速开关阀内部的运动部件故障点，既能检测高速开关阀的实时健康状态又能提高判断故障点的效率。态又能提高判断故障点的效率。态又能提高判断故障点的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及高速开关阀故障检测
，特别是基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]高速开关阀通常有衔铁、推杆、阀芯、阀座、外壳、垫片组成。由于高速开关阀的加工精度要求高，生产周期长，单体成本高，因此在发生故障时直接整体更换会增加生产成本，造成不必要的资源浪费。但现有技术还未实现针对高速开关阀某一部件损坏的故障点检测，提高其他部件的使用率，降低生产成本。目前现有检测电磁阀好坏的方法为使用万用表测量电磁阀线圈的电阻，根据电阻的大小来确定电磁阀的好坏，此传统方法无法精确到高速开关阀某个部件的损坏。由于高速开关阀在工作时是被安装在阀块内且工作行程较短，所以也无法直接通过肉眼来判断其内部结构是否发生损坏。同时相比于其他电磁式开关阀，高速开关的阀体积较小，结构复杂，微小零件较多且对装配环境与技术要求较高，如果将其拆开来检测部件的损坏位置，不仅会浪费大量的时间和人力，而且可能会影响后期的使用性能，甚至导致高速开关阀的整体损坏，造成不必要的财产损失。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，实现根据高速开关阀内部运动部件工作时的噪声信息生成时域图，通过比较采集噪声时域图和基准时域图的峰值点来判断高速开关阀内部的运动部件故障点，既能检测高速开关阀的实时健康状态又能提高判断故障点的效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，包括噪声信号采集系统和控制系统；所述噪声信号采集系统包括声压传感器、采集卡及数据采集软件；所述控制系统包括驱动程序、高速开关阀硬件处理器及开关电源；基于所述故障检测系统实施的故障检测步骤包括：
[0005]利用控制系统驱动高速开关阀工作，同时使用噪声信号采集系统获取高速开关阀的声压噪声时域图像；
[0006]研究高速开关阀的结构特性，分析其振动噪声的主要成因，并基于高速开关阀的噪声特性将噪声时域图中的峰值点与主要噪声部位标记一一对应；
[0007]在选定同一频率和同一周期的条件下，采集无故障高速开关阀正常运行时的噪声信号作为基准时域图，采集被测高速开关阀运行时的噪声信号作为被测时域图，比较被测时域图和基准时域图的击振峰值点，若两者的击振峰值点存在差异，则说明被测高速开关阀出现故障。
[0008]在一较佳的实施例中，高速开关阀的频率控制依照实际工况选取，噪声采集的时间长度按两倍高速开关阀周期选取。
[0009]在一较佳的实施例中，声压传感器和高速开关阀位于隔绝外界噪声干扰的自由场
环境内，其余硬件均在自由场环境的外部。
[0010]在一较佳的实施例中，所述声压传感器放置在高速开关阀正上方。
[0011]在一较佳的实施例中，所述高速开关阀具有外壳，所述外壳的内壁设置有线圈，所述外壳的内部设置有动衔铁及铁芯；所述动衔铁与外壳的上内壁之间设置有垫片，所述外壳的开口固定连接有导向套，所述铁芯的一端抵接所述导向套，所述铁芯的另一端抵接所述动衔铁；所述动衔铁面向所述外壳的上内壁的一端设置有第一容纳腔；所述第一容纳腔内设置有第一弹簧；所述导向套的内部设置有阀芯；所述铁芯的内部设置有第一让位通道，所述第一让位通道内设置有第一推杆，所述第一推杆的一端抵接所述阀芯；所述导向套远离所述外壳的一端连接有阀座；所述阀芯延伸至所述阀座的内部；所述阀芯的内部设置有第二让位通道，所述第二让位通道的内部设置有第二推杆；所述阀座的底部设置有第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置有第二弹簧；所述第二弹簧顶底所述第二推杆的一端。
[0012]在一较佳的实施例中，高速开关阀噪声特性和峰值标记方式具体内容为：高速开关阀中动衔铁与第一推杆之间、第一推杆与阀芯之间及阀芯与阀座之间的碰撞是主要噪声来源，动衔铁与第一推杆之间、第一推杆与阀芯之间及阀芯与阀座之间的碰撞是同时发生的，动衔铁与第一推杆、第一推杆与阀芯及阀芯与阀座和高速开关阀正上方的声压传感器的距离是不同的，在噪声时域图上即表现为三个不同时间的峰值，根据三个部位与声压传感器的距离远近将三个峰值标记为三个部位的碰撞。
[0013]在一较佳的实施例中，所述高速开关阀的峰值标记具体内容为：
[0014]噪声时域图开启击振峰值点的包括：
[0015]开启第一峰值点，设为动衔铁
‑
第一推杆的峰值点；
[0016]开启第二峰值点，设为第一推杆
‑
阀芯的峰值点；
[0017]开启第三峰值点，设为阀芯
‑
阀座的峰值点；
[0018]噪声时域图关闭击振峰值点的包括：
[0019]关闭第一峰值点，设为动衔铁
‑
垫片的峰值点；
[0020]关闭第二峰值点，设为动衔铁
‑
第一推杆的峰值点；
[0021]关闭第三峰值点，设为第一推杆
‑
阀芯的峰值点。
[0022]在一较佳的实施例中，若开启第一峰值点与开启第一基准峰值点不相同，则说明高速开关阀的动衔铁
‑
第一推杆部件发生故障；若开启第二峰值点与开启第二基准峰值点不相同，则说明高速开关阀的第一推杆
‑
阀芯部件发生故障；若开启第三峰值点与开启第三基准峰值点不相同，则说明高速开关阀的阀芯
‑
阀座部件发生故障。
[0023]在一较佳的实施例中，若关闭第一峰值点与关闭第一基准峰值点不相同，则说明高速开关阀的动衔铁
‑
第一推杆部件发生故障；若关闭第二峰值点与关闭第二基准峰值点不相同，则说明高速开关阀的第一推杆
‑
阀芯部件发生故障；若关闭第三峰值点与关闭第三基准峰值点不相同，则说明高速开关阀的阀芯
‑
阀座部件发生故障。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]通过采用的非接触式噪声检测方法，其不仅能够准确、实时、快速地判断高速开关阀的故障部件，而且避免了在拆装时损坏其他部件和降低了利用人工误判的成本风险，大大提高了故障的检测效率。
附图说明
[0026]图1为本专利技术优选实施例的技术方案框图；
[0027]图2为本专利技术优选实施例的基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统框图；
[0028]图3为本专利技术优选实施例的高速开关阀内部结构图和噪声峰值对应部位示意图；
[0029]图4为本专利技术优选实施例的高速开关阀噪声时域图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0031]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]需要注意的是，这里所使用的术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，其特征在于包括噪声信号采集系统和控制系统；所述噪声信号采集系统包括声压传感器、采集卡及数据采集软件；所述控制系统包括驱动程序、高速开关阀硬件处理器及开关电源；基于所述故障检测系统实施的故障检测步骤包括：利用控制系统驱动高速开关阀工作，同时使用噪声信号采集系统获取高速开关阀的声压噪声时域图像；研究高速开关阀的结构特性，分析其振动噪声的主要成因，并基于高速开关阀的噪声特性将噪声时域图中的峰值点与主要噪声部位标记一一对应；在选定同一频率和同一周期的条件下，采集无故障高速开关阀正常运行时的噪声信号作为基准时域图，采集被测高速开关阀运行时的噪声信号作为被测时域图，比较被测时域图和基准时域图的击振峰值点，若两者的击振峰值点存在差异，则说明被测高速开关阀出现故障。2.根据权利要求1所述的基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，其特征在于，高速开关阀的频率控制依照实际工况选取，噪声采集的时间长度按两倍高速开关阀周期选取。3.根据权利要求1所述的基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，其特征在于，声压传感器和高速开关阀位于隔绝外界噪声干扰的自由场环境内，其余硬件均在自由场环境的外部。4.根据权利要求1所述的基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，其特征在于，所述声压传感器放置在高速开关阀正上方。5.根据权利要求1所述的基于噪声特征信息的高速开关阀故障检测系统及检测方法，其特征在于，所述高速开关阀具有外壳，所述外壳的内壁设置有线圈，所述外壳的内部设置有动衔铁及铁芯；所述动衔铁与外壳的上内壁之间设置有垫片，所述外壳的开口固定连接有导向套，所述铁芯的一端抵接所述导向套，所述铁芯的另一端抵接所述动衔铁；所述动衔铁面向所述外壳的上内壁的一端设置有第一容纳腔；所述第一容纳腔内设置有第一弹簧；所述导向套的内部设置有阀芯；所述铁芯的内部设置有第一让位通道，所述第一让位通道内设置有第一推杆，所述第一推杆的一端抵接所述阀芯；所述导向套远离所述外壳的一端连接有阀座；所述阀芯延伸至所述阀座的内部；所述阀芯的内部设置有第二让位通道，所述第二让位通道的内部设置有第二推杆；所述阀座的底部设置有第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置有第二弹簧；所述第二弹簧顶底所述第二推杆的一端。6.根据权利要求5所述的基于噪声特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑梅，李智超，黄惠，刘文利，马佰周，杜恒，李雨铮，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：