JPH0335609B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0335609B2 JPH0335609B2 JP1646386A JP1646386A JPH0335609B2 JP H0335609 B2 JPH0335609 B2 JP H0335609B2 JP 1646386 A JP1646386 A JP 1646386A JP 1646386 A JP1646386 A JP 1646386A JP H0335609 B2 JPH0335609 B2 JP H0335609B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sampling
- phase
- rotation pulse
- analysis
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- Prior art date
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- Expired
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 42
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は回転機用振動・騒音解析装置に関する
ものである。
ものである。
従来、回転機の振動や騒音を解析する装置は
種々知られているが、その中にアナログ回路とデ
イジタル回路との組合せによつて構成されている
ものがある。いずれにしてもその場合、位相解析
と周波数解析とは、相互のデータを利用すること
なく、個々に実施していた。そのため例えば位相
解析から得られるデータはあくまで位相データの
みであつて、その位相情報を利用して周波数分析
を行なうことは実施していなかつた。
種々知られているが、その中にアナログ回路とデ
イジタル回路との組合せによつて構成されている
ものがある。いずれにしてもその場合、位相解析
と周波数解析とは、相互のデータを利用すること
なく、個々に実施していた。そのため例えば位相
解析から得られるデータはあくまで位相データの
みであつて、その位相情報を利用して周波数分析
を行なうことは実施していなかつた。
本発明の目的は、位相解析用と周波数分析用の
データを共用し得る新規な回転機用振動・騒音解
析装置を提供することにある。
データを共用し得る新規な回転機用振動・騒音解
析装置を提供することにある。
本発明の振動・騒音解析装置は、振動・騒音信
号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、その出力信
号から各サンプリング点の位相を当該サンプリン
グ点とそれから90°進み位相点の２つのサンプリ
ング値を用いて求め、さらに前記各サンプリング
値を前記位相を用いて実数部と虚数部に分解し、
この実数部と虚数部を用いて複素高速フーリエ変
換し周波数分析を行なうようにしたことを特徴と
するものである。
号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、その出力信
号から各サンプリング点の位相を当該サンプリン
グ点とそれから90°進み位相点の２つのサンプリ
ング値を用いて求め、さらに前記各サンプリング
値を前記位相を用いて実数部と虚数部に分解し、
この実数部と虚数部を用いて複素高速フーリエ変
換し周波数分析を行なうようにしたことを特徴と
するものである。
第１図は本発明の一実施例を示すものである。
回転機１０の振動または騒音、たとえば振動は一
般にｎ個の振動センサ１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ
によりｎ個所で測定される。これらの振動センサ
１１ａ〜１１ｎの出力電気信号はマルチプレクサ
１２に並列信号として入力され、ここから直列信
号として出力されＡ／Ｄ変換器１３に入力され
る。Ａ／Ｄ変換器１３のデイジタル出力信号は位
相解析手段１５以下からなるマイクロコンピユー
タに導かれる。このマイクロコンピユータでは各
振動センサごとのデータ処理を行なうのである
が、以下の説明においては簡単のため振動センサ
は１個であるものとして話を進める。マルチプレ
クサ１２は後述のごとくサンプリング手段として
機能する。位相解析手段１５には、回転機１０の
回転に同期して１パルス／回転を発生する回転パ
ルス発生器１４からの回転パルスも入力される。
位相解析手段１５では各サンプリング点の位相を
求め、その位相を用いてその位相点のサンプリン
グ値を複素化演算手段１６により実数部と虚数部
に分解する。こうして求めた実数部と虚数部から
なるデータ郡を周波数分析手段１７により複素高
速フーリエ変換し周波数分析を行ない、その分析
結果を表示装置１８に表示する。
回転機１０の振動または騒音、たとえば振動は一
般にｎ個の振動センサ１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ
によりｎ個所で測定される。これらの振動センサ
１１ａ〜１１ｎの出力電気信号はマルチプレクサ
１２に並列信号として入力され、ここから直列信
号として出力されＡ／Ｄ変換器１３に入力され
る。Ａ／Ｄ変換器１３のデイジタル出力信号は位
相解析手段１５以下からなるマイクロコンピユー
タに導かれる。このマイクロコンピユータでは各
振動センサごとのデータ処理を行なうのである
が、以下の説明においては簡単のため振動センサ
は１個であるものとして話を進める。マルチプレ
クサ１２は後述のごとくサンプリング手段として
機能する。位相解析手段１５には、回転機１０の
回転に同期して１パルス／回転を発生する回転パ
ルス発生器１４からの回転パルスも入力される。
位相解析手段１５では各サンプリング点の位相を
求め、その位相を用いてその位相点のサンプリン
グ値を複素化演算手段１６により実数部と虚数部
に分解する。こうして求めた実数部と虚数部から
なるデータ郡を周波数分析手段１７により複素高
速フーリエ変換し周波数分析を行ない、その分析
結果を表示装置１８に表示する。
第２図ａは回転パルス発生器１４から出力され
る回転パルスと、Ａ／Ｄ変換器１３から出力され
る特定の振動センサについてのデイジタル信号す
なわちサンプリング値とを示し、同図ｂは回転パ
ルスおよびサンプリング値を記憶するメモリのデ
ータ構成を示すものである。回転パルスの立上が
りを検出し、それをビツト情報としてサンプリン
グ値と共に記憶させる。サンプリング周波数は位
相解析精度に依存して定められ、例えば回転パル
ス相互間を１サイクル360°として1°未満の位相解
析精度を達成したい場合には、１サイクル中のサ
ンプリング点数が例えば29＝512となるようにす
ればよく、50rps＝3000rpmの回転機で約50×500
＝25×103 Hz＝25KHzのサンプリング周波数に
すればよいことになる。サンプリング値は同図ｂ
に示すように回転の立上がりを示すビツ情報とひ
とつのデータ構成、すなわちデータの再上位のビ
ツトに回転パルスを割当て、回転パルスの有無を
表わすデータ構成とする。第２図は第１の回転パ
ルス発生と時を同じくするサンプリング順位N1
から始まつて以下、サンプリング順位N1＋１、
N1＋２、……とサンプリングを行い、第２の回
転パルス発生と時を同じくするサンプリング順位
N2から次のサンプリング順位N2＋１までが例示
されている。各サンプリング値は例えば12ビツト
すなわち212＝4096 ステツプで記録される。
る回転パルスと、Ａ／Ｄ変換器１３から出力され
る特定の振動センサについてのデイジタル信号す
なわちサンプリング値とを示し、同図ｂは回転パ
ルスおよびサンプリング値を記憶するメモリのデ
ータ構成を示すものである。回転パルスの立上が
りを検出し、それをビツト情報としてサンプリン
グ値と共に記憶させる。サンプリング周波数は位
相解析精度に依存して定められ、例えば回転パル
ス相互間を１サイクル360°として1°未満の位相解
析精度を達成したい場合には、１サイクル中のサ
ンプリング点数が例えば29＝512となるようにす
ればよく、50rps＝3000rpmの回転機で約50×500
＝25×103 Hz＝25KHzのサンプリング周波数に
すればよいことになる。サンプリング値は同図ｂ
に示すように回転の立上がりを示すビツ情報とひ
とつのデータ構成、すなわちデータの再上位のビ
ツトに回転パルスを割当て、回転パルスの有無を
表わすデータ構成とする。第２図は第１の回転パ
ルス発生と時を同じくするサンプリング順位N1
から始まつて以下、サンプリング順位N1＋１、
N1＋２、……とサンプリングを行い、第２の回
転パルス発生と時を同じくするサンプリング順位
N2から次のサンプリング順位N2＋１までが例示
されている。各サンプリング値は例えば12ビツト
すなわち212＝4096 ステツプで記録される。
位相解析手段１５以下によつて行なわれるデー
タ処理の手順を、第３図のフローチヤートを参照
しながら以下に説明する。まず第２図ｂに示すメ
モリから回転パルスおよびサンプリング値Ｚ（ｎ）
（ただし、ｎ＝１、２、３、…ｎ）を読込む（ス
テツプ3a）。最初の回転パルスのビツト情報を持
つサンプリング値の順位をN1とし（ステツプ
3a）、次の回転パルスのビツト情報を持つサンプ
リングの値の順位をN2とする（ステツプ3c）。両
回転パルスの間隔を１サイクル（１回転）＝360°
とすれば、90°の位相差に相当するサンプリング
時点間のサンプリング数は（N2−N1）／４で求
められ、これをｍとする（ステツプ3d）。次に、
順位N1点のサンプリング値Ｚ（N1）と、これか
らｍ番目のサンプリング値Ｚ（N1＋ｍ）とから、
N1点における振動・騒音の位相θ（N1）を次式
により求める。
タ処理の手順を、第３図のフローチヤートを参照
しながら以下に説明する。まず第２図ｂに示すメ
モリから回転パルスおよびサンプリング値Ｚ（ｎ）
（ただし、ｎ＝１、２、３、…ｎ）を読込む（ス
テツプ3a）。最初の回転パルスのビツト情報を持
つサンプリング値の順位をN1とし（ステツプ
3a）、次の回転パルスのビツト情報を持つサンプ
リングの値の順位をN2とする（ステツプ3c）。両
回転パルスの間隔を１サイクル（１回転）＝360°
とすれば、90°の位相差に相当するサンプリング
時点間のサンプリング数は（N2−N1）／４で求
められ、これをｍとする（ステツプ3d）。次に、
順位N1点のサンプリング値Ｚ（N1）と、これか
らｍ番目のサンプリング値Ｚ（N1＋ｍ）とから、
N1点における振動・騒音の位相θ（N1）を次式
により求める。
θ（N1）＝tan-1Ｚ（N1＋ｍ）／Ｚ（N1）
一般にＮ点におけるサンプリング値をＺ（Ｎ）
としてＮ点の位相θ（Ｎ）は θ（Ｎ）＝tan-1Ｚ（Ｎ＋ｍ）／Ｚ（Ｎ） で求められる（ステツプ3h）。この位相θ（Ｎ）
を用いて各サンプリング点におけるサンプリング
値Ｚ（Ｎ）の実数部Ｘ（Ｎ）と虚数部Ｙ（Ｎ）を次
式により求める（ステツプ3i）。
としてＮ点の位相θ（Ｎ）は θ（Ｎ）＝tan-1Ｚ（Ｎ＋ｍ）／Ｚ（Ｎ） で求められる（ステツプ3h）。この位相θ（Ｎ）
を用いて各サンプリング点におけるサンプリング
値Ｚ（Ｎ）の実数部Ｘ（Ｎ）と虚数部Ｙ（Ｎ）を次
式により求める（ステツプ3i）。
Ｘ（Ｎ）＝Ｚ（Ｎ）・cosθ（Ｎ）
Ｙ（Ｎ）＝Ｚ（Ｎ）・sinθ（Ｎ）
以上のステツプ3h、3iを順位N1からN2以上ま
で、例えば前述の如くサンプリング間隔を1°程度
にするときはサンプリング点数N0＝29＝512程度
まで繰返す（ステツプ3e、3f〜3j）。このサンプ
リング点数を超えたら、ステツプ3iで求めた実数
部Ｘ（Ｎ）および虚数部Ｙ（Ｎ）を用いてそれに複
素高速フーリエ変換を実施し、周波数分析を行な
つて基本波および各高調波を含む各周波数成分ご
との実数部Fr（ｎ）および虚数部Fi（ｎ）を求め
る（ステツプ3k）。次に、各周波数ごとに実数部
Frおよび虚数部Fiを用い、次式からパワースペ
クトラムを求める（ステツプ3l）。
で、例えば前述の如くサンプリング間隔を1°程度
にするときはサンプリング点数N0＝29＝512程度
まで繰返す（ステツプ3e、3f〜3j）。このサンプ
リング点数を超えたら、ステツプ3iで求めた実数
部Ｘ（Ｎ）および虚数部Ｙ（Ｎ）を用いてそれに複
素高速フーリエ変換を実施し、周波数分析を行な
つて基本波および各高調波を含む各周波数成分ご
との実数部Fr（ｎ）および虚数部Fi（ｎ）を求め
る（ステツプ3k）。次に、各周波数ごとに実数部
Frおよび虚数部Fiを用い、次式からパワースペ
クトラムを求める（ステツプ3l）。
（Fr2＋Fi2）／No
次にステツプ3hやステツプ3lによつて求めた結
果を表および／またはグラフの形で表示装置１
８、たとえばモニター用デイスプレー上に表示す
る（ステツプ3m）。
果を表および／またはグラフの形で表示装置１
８、たとえばモニター用デイスプレー上に表示す
る（ステツプ3m）。
以上述べたように本発明は振動・騒音のサンプ
リング信号と回転パルス情報から位相分析をする
と共に、その位相情報を利用して複素高速フーリ
エ変換による周波数分析を行なうので、完全にデ
イジタル処理とすることができ、データの再利用
をすることができる。
リング信号と回転パルス情報から位相分析をする
と共に、その位相情報を利用して複素高速フーリ
エ変換による周波数分析を行なうので、完全にデ
イジタル処理とすることができ、データの再利用
をすることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図ａ，ｂは回転パルスとサンプリング値との
関係を示すグラフおよびデータ構成図、第３図は
第１図の装置の動作を説明するためのフローチヤ
ートである。 １０……回転機、１１ａ〜１１ｎ……振動セン
サ、１２……マルチプレクサ、１３……Ａ／Ｄ変
換器、１４……回転パルス発生器、１５……位相
解析手段、１６……複素化演算手段、１７……周
波数分析手段、１８……表示装置。
第２図ａ，ｂは回転パルスとサンプリング値との
関係を示すグラフおよびデータ構成図、第３図は
第１図の装置の動作を説明するためのフローチヤ
ートである。 １０……回転機、１１ａ〜１１ｎ……振動セン
サ、１２……マルチプレクサ、１３……Ａ／Ｄ変
換器、１４……回転パルス発生器、１５……位相
解析手段、１６……複素化演算手段、１７……周
波数分析手段、１８……表示装置。
Claims (1)
- １ 回転機の振動または騒音を検出して電気信号
に変換するセンサと、このセンサの出力信号を所
定のサンプリング周波数でサンプリングするサン
プリング手段と、このサンプリング手段の出力信
号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記回転機
の１回転ごとに回転パルス信号を発生する回転パ
ルス発生器と、この回転パルス発生器によつて発
生される隣接する２つの回転パルス信号間を１サ
イクルとして前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づ
き各サンプリング点の位相を当該サンプリング点
とそれから90°進み位相点の２つのサンプリング
値を用いて求める位相解析手段と、前記Ａ／Ｄ変
換器の出力信号として得られる各サンプリング値
を前記位相解析手段によつて求められた位相を用
いて実数部と虚数部に分解する複素化演算手段
と、この複素化演算手段によつて求められた実数
部と虚数部を用いて複素高速フーリエ変換し周波
数分析を行なう周波数分析手段とを備えたことを
特徴とする回転機用振動・騒音解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1646386A JPS62174620A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 回転機用振動・騒音解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1646386A JPS62174620A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 回転機用振動・騒音解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174620A JPS62174620A (ja) | 1987-07-31 |
| JPH0335609B2 true JPH0335609B2 (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=11916944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1646386A Granted JPS62174620A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 回転機用振動・騒音解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62174620A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4039052B2 (ja) * | 2000-12-19 | 2008-01-30 | 日本精工株式会社 | 回転装置の振動診断装置 |
| KR100489084B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2005-05-12 | 현대자동차주식회사 | 엔진 소음 진동 신호 분석 장치 및 그 방법 |
| US9008997B2 (en) * | 2009-10-26 | 2015-04-14 | Fluke Corporation | System and method for vibration analysis and phase analysis of vibration waveforms using dynamic statistical averaging of tachometer data to accurately calculate rotational speed |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1646386A patent/JPS62174620A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62174620A (ja) | 1987-07-31 |
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