JPH0346342Y2 - - Google Patents
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- JPH0346342Y2 JPH0346342Y2 JP1985174199U JP17419985U JPH0346342Y2 JP H0346342 Y2 JPH0346342 Y2 JP H0346342Y2 JP 1985174199 U JP1985174199 U JP 1985174199U JP 17419985 U JP17419985 U JP 17419985U JP H0346342 Y2 JPH0346342 Y2 JP H0346342Y2
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- JP
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- waveform data
- data
- frequency analysis
- time waveform
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
A 産業上の用分野
本考案は異常振動または音の検出装置に関し、
各種機器の異常検出に用いて有用なものである。
B 考案の概要
本考案は、振動または音の時間波形信号をデジ
タル処理により離散形の時間波形データToに変
換し、デジタル処理後の時間波形データToを記
憶すると共にこの時間波形データをフーリエ変換
した後の離散形の周波数分析波形データFoも記
憶し、記憶した時間波形データToと予め定めた
正常な場合の時間波形データTpoとの間で時刻が
対応するデータどうしの差の2乗の和Ct=
〓n
(To−Tpo)2を計算すると共に記憶された周波数
分析波形データFoと予め定めた正常な場合の周
波数分析波形データFpoとの間で周波数が対応す
るデータどうしの差の2乗の和Cf=
〓n
(Fo−Fpo)
2を計算し、得られた上記和の値Ct,Cfをそれぞ
れに対応する基準値Ctp,Cfpと比較することによ
り、
Ct>Ctp且つCf>Cfpであれば異常、Ct≦Ctp且つ
Cf≦Cfpであれば正常、これら以外であれば擬異
常と判定して、結果を表示し、精度良く異常振動
または音を検出できるようにした装置である。
C 従来の技術
エンジン、ギヤ装置、軸受、ポンプ等各種機器
の製造調整ラインの検査工程では、これら機器を
短時間動作させ、加減速中あるいは定速運転中の
音または振動から機器に異常が有るか否かを判断
することが行われている。
この種の音または振動を用いた機器の異常判断
は、従来から機械化あるいは自動化することが検
討されているが、異常音または振動の検出精度が
悪いこと並びに検出に要する時間が長いことか
ら、結局現時点では熟練した検査員が耳や目、手
で異常の有無を判断している。
従来検討されている異常振動または音の検出方
法について述べる。振動または音の異常を大まか
に判断するには、周波数分析法が優れているとさ
れている。しかし周波数分析された結果の波形は
一般に複雑であるから、異常か否かを判断するた
めの特徴がつかまえ難く、いかにして異常と正常
との特徴的差異をつかまえるかが重要なポイント
である。そこで従来は、例えば下記(a),(b)の方法
が検討されている。
(a) 振動または音のセンサからの信号をアナログ
フイルタ群により分析し、その分析結果の実効
値を比較して異常の有無を判断する方法。
(b) センサからの信号をFFT(高速フーリエ変
換)法により分析し、その分析結果にレベル上
のバンド幅を設けてバンド幅内に入る条件から
異常を検出する方法。
D 考案が解決しようとする問題点
前記(a),(b)いずれの従来方法も異常の検出精度
が悪く実用的でなかつた。本考案は上述した従来
技術に鑑み、精度良く異常振動または音を検出す
る装置を提供することを目的とする。
E 問題点を解決するための手段
上述した目的を達成する本考案による異常振動
または音の検出装置は、第1図に示すように、物
体の振動または音の時間波形を検出するセンサ1
と、センサからの時間波形信号を離散形データに
変換するデジタル処理手段4と、デジタル処理手
段から得られる離散形の時間波形データを周波数
分析するフーリエ変換手段5と、上記デジタル処
理手段から得られる離散形の時間波形データ及び
上記フーリエ変換手段から得られる離散形の周波
数分析波形データを記憶する記憶手段6と、記憶
された時間波形データと予め定めた正常な場合の
時間波形データとの間で時刻が対応するデータど
うしの差の2乗の和を第1の値として計算すると
共に記憶された周波数分析波形データと予め定め
た正常な場合の周波数分析波形データとの間で周
波数が対応するデータどうしの差の2乗の和を第
2の値として計算し、得られた上記第1、第2の
各値をそれぞれに対し予め定めた基準値と比較し
て第1、第2の値がともに基準値を越える場合は
上記センサの検出対象である振動または音が異常
であると判定し、第1、第2の値がともに基準値
以下の場合は正常であると判定し、第1、第2の
値のいずれか一方のみが基準値以下の場合は異常
とも正常とも判断がつかない擬異常と判定する波
形判定手段7と、判定結果を表示する表示手段1
2と、予め定めた正常な場合の上記時間波形デー
タ及び周波数分析波形データが離散形データとし
て記憶されている記憶手段8と、上記波形判定手
段に入力される2種の時間波形データ間の位相を
合わせる手段9とを具備する。
波形判定手段で計算される和の値はそれぞれ、
測定時の時間波形が正常な場合の時間波形から外
れる度合、測定時の周波数分析波形が正常な場合
の周波数分析波形から外れる度合を表わし、和の
値が大きいほど波形外れが大きい。従つて、計算
された和の値を基準値と比較することにより、振
動または音が異常であるか否かを判定することが
できる。特に、異常と正常との他に、いずれとも
判断がつかない場合を擬異常として前2者と区別
して判定することにより、精度良く異常と検出で
きると共に、擬異常の場合は検査対象物体の修正
を促すことが可能になる。但し、時間波形に関す
る和の計算においては、測定時の時間波形データ
と正常な場合の時間波形データとの間で一般に位
相が一致しないので、位相合せを行うことにより
誤りをなくす。
G 実施例
第1図〜第5図により、本考案の一実施例を説
明する。第1図は実施例装置のブロツク構成図で
ある。振動または音のセンサ1から出力される時
間波形信号S(t)は、アンプ2で適当な大きさ
に増幅され且つアナログフイルタ3で不要な周波
数成分を除去された後、A/D変換器4によつて
第2図の如く離散形の時間波形データToに変換
さる。A/D変換器4から出力された時間波形デ
ータToはFFT(高速フーリエ変換)装置5と、
CPU(中央処理装置)10内のメモリ部6とに入
力また、FFT装置5で高速フーリエ変換処理さ
れて得られた第3図に示すような離散形の周波数
分析波形データFoもメモリ部6に入力され、時
間波形データToと共に記憶されている。CPU1
0はメモリ6の他、波形判定の機能部7と、正常
波形データの記憶部8と、位相合せの機能部9と
を備えている。正常波形データ部8には、予め対
象となる物体について振動または音の正常な時間
波形を多数収集して時間波形データと周波数分析
波形データとを求め、それぞれ全データの平均的
データ1つを正常な場合の時間波形データTpoと
正常な場合の周波数分析波形データFpoとして、
離散形データの形式で記憶されている。
波形判定部7では、次式(1)の計算と次式(2)の計
算とを行い、計算結果Ct,Cfをそれぞれに対して
予め定めた基準値Ctp,Cfpと比較し、次表1に示
すような判定条件によつて振動または音が異常で
あるかを判定する。
Ct=
〓n
(To−Tpo)2 ……式(1)
Cf=
〓n
(Fo−Fpo)2 ……式(2)
A. Industrial field The present invention relates to a device for detecting abnormal vibrations or sounds.
It is useful for detecting abnormalities in various devices. B. Summary of the invention This invention converts a vibration or sound time waveform signal into discrete time waveform data T o through digital processing, stores the digitally processed time waveform data T o , and converts this time waveform data into a Fourier The converted discrete frequency analysis waveform data F o is also stored, and the difference in time between the stored time waveform data T o and the predetermined normal time waveform data T po is calculated. Sum of squares C t = 〓 n
(T o − T po ) 2 is calculated and the square of the difference between the frequency analysis waveform data F o stored and the frequency analysis waveform data F po in a predetermined normal case, the data corresponding to each other in frequency. sum of C f = 〓 n (F o −F po )
2 , and compare the obtained above sum values C t and C f with the corresponding reference values C tp and C fp , and if C t > C tp and C f > C fp , it is abnormal. , C t ≦C tp and
This device determines that it is normal if C f ≦ C fp , and that it is pseudo-abnormal if it is other than these, displays the results, and can detect abnormal vibrations or sounds with high accuracy. C. Conventional technology In the inspection process of the manufacturing adjustment line for various equipment such as engines, gear devices, bearings, pumps, etc., these equipment are operated for a short period of time, and abnormalities are detected in the equipment due to noise or vibration during acceleration/deceleration or constant speed operation. It is being determined whether or not. Mechanization or automation of this type of equipment abnormality determination using sound or vibration has been considered, but in the end, due to the poor detection accuracy of abnormal sound or vibration and the long time required for detection Currently, skilled inspectors use their ears, eyes, and hands to determine the presence or absence of abnormalities. This article describes conventional methods for detecting abnormal vibrations or sounds. Frequency analysis is considered to be an excellent method for roughly determining vibration or sound abnormalities. However, since the waveforms resulting from frequency analysis are generally complex, it is difficult to identify the characteristics needed to determine whether something is abnormal or not, and the important point is how to identify the characteristic differences between abnormality and normality. Therefore, conventionally, for example, the following methods (a) and (b) have been studied. (a) A method in which signals from vibration or sound sensors are analyzed using a group of analog filters, and the effective values of the analysis results are compared to determine the presence or absence of an abnormality. (b) A method in which the signal from the sensor is analyzed using the FFT (Fast Fourier Transform) method, a level bandwidth is provided for the analysis results, and abnormalities are detected from conditions that fall within the bandwidth. D. Problems to be solved by the invention Both of the conventional methods (a) and (b) above have poor abnormality detection accuracy and are not practical. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to provide a device that accurately detects abnormal vibrations or sounds. E. Means for Solving the Problems The abnormal vibration or sound detection device according to the present invention that achieves the above-mentioned object has a sensor 1 that detects the temporal waveform of vibration or sound of an object, as shown in FIG.
, digital processing means 4 for converting the time waveform signal from the sensor into discrete data, Fourier transform means 5 for frequency analysis of the discrete time waveform data obtained from the digital processing means, and A storage means 6 for storing discrete time waveform data and discrete frequency analysis waveform data obtained from the Fourier transform means, and between the stored time waveform data and predetermined normal time waveform data. Data whose frequencies correspond between the stored frequency analysis waveform data and predetermined normal frequency analysis waveform data by calculating the sum of the squares of the differences between data whose times correspond to each other as the first value. The sum of the squares of the differences between them is calculated as the second value, and the obtained first and second values are compared with predetermined reference values for each, and the first and second values are determined. If both of the first and second values exceed the reference value, it is determined that the vibration or sound detected by the sensor is abnormal; if both the first and second values are below the reference value, it is determined that the vibration or sound is normal; If only one of the second values is less than the reference value, a waveform determining means 7 determines that the second value is a pseudo-abnormality in which it cannot be determined whether it is abnormal or normal, and a display means 1 displays the determination result.
2, storage means 8 in which the time waveform data and frequency analysis waveform data in a predetermined normal case are stored as discrete data, and the phase between the two types of time waveform data input to the waveform determination means. and means 9 for matching. The sum value calculated by the waveform judgment means is
It represents the degree to which the time waveform at the time of measurement deviates from the normal time waveform, and the degree to which the frequency analysis waveform at the time of measurement deviates from the frequency analysis waveform when it is normal; the larger the sum value, the greater the waveform deviation. Therefore, by comparing the calculated sum value with the reference value, it can be determined whether the vibration or sound is abnormal. In particular, in addition to abnormality and normality, cases in which neither can be determined are judged as false abnormalities, distinguishing them from the former two, making it possible to detect abnormalities with high accuracy, and in the case of false abnormalities, correction of the object to be inspected. It becomes possible to encourage However, in calculating the sum of time waveforms, the phases of the time waveform data at the time of measurement and the time waveform data in a normal case generally do not match, so errors are eliminated by performing phase matching. G. Example An example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the apparatus. The time waveform signal S(t) output from the vibration or sound sensor 1 is amplified to an appropriate size by the amplifier 2 and removed from unnecessary frequency components by the analog filter 3, and then sent to the A/D converter 4. is converted into discrete time waveform data T o as shown in FIG. The time waveform data T o output from the A/D converter 4 is sent to an FFT (fast Fourier transform) device 5,
In addition, discrete frequency analysis waveform data F o as shown in FIG. and is stored together with the time waveform data T o . CPU1
0 includes a memory 6, a waveform determination functional section 7, a normal waveform data storage section 8, and a phase matching functional section 9. In the normal waveform data section 8, a large number of normal time waveforms of vibration or sound of the target object are collected in advance, time waveform data and frequency analysis waveform data are obtained, and one average data of all the data is calculated as normal. As time waveform data T po in normal case and frequency analysis waveform data F po in normal case,
It is stored in the form of discrete data. The waveform determination unit 7 calculates the following equation (1) and the following equation (2), and compares the calculation results C t and C f with predetermined reference values C tp and C fp , respectively. , it is determined whether the vibration or sound is abnormal based on the determination conditions shown in Table 1 below. C t = 〓 n (T o −T po ) 2 ...Equation (1) C f = 〓 n (F o −F po ) 2 ...Equation (2)
【表】
ここで、Toは測定された時間波形データ列、
Foは測定された周波数分析波形データ列、Tpoは
正常は時間波形データ列、Fpoは正常な周波数分
析波形データ列を表わし、上式(1)中で(To−
Tpo)は第4図の如く時間が対応するデータどう
しの差、上式(2)中で(Fo−Fpo)は第5図の如く
周波数が対応するデータどうしの差を表わす。但
し、ToとTpoとの対応をとるため、エンジン等の
対象物体が回転運動や往復運動を行う場合の速
度、位置、角度等をセンサ11で検出し、検出信
号に基づいて位相合せ部9が位相合せを行つてい
る。また、基準値Ctp,Cfpは振動または音が正常
な場合の分析結果から予め決めて設定してある。
表1による波形判定部7での判定結果は、表示
装置12により表示される。但し、表1中の擬異
常という判定は異常と正常いずれか判定し難いケ
ースを表わすので、安全サイドをとるならば異常
としても良いのであるが、機器の製造調整ライン
での検査工程においては、多少の機器修正で正常
となる可能性が高いので、本考案の如く擬異常の
場合を異常と区別して判定する方が良く、擬異常
の場合は機器修正工程へ廻すと良い。
機器の製造調整ラインの検査工程では、対象機
器の種類あるいは異常の種類によつては、音だけ
をとらえた方が異常判定が確実であつたり、振動
だけをとらえた方が確実であつたり、あるいは両
方をとらえた方が確実であつたりするので、いず
れをとらえるかは実験等により適宜定めれば良
い。
H 考案の効果
以上説明したように本考案によれば、センサか
らの信号のデジタル処理の後、時間波形データと
周波数分析波形データとの双方を用いて、異常、
正常及び擬異常の3種の判定を行うことにより異
常を検出するので、検出精度が高い。また、擬異
常という判定を行うので、機器を正常なものに修
正できる可能性があることを知らせることができ
る。[Table] Here, T o is the measured time waveform data string,
F o is a measured frequency analysis waveform data string, T po is a normal time waveform data string, F po is a normal frequency analysis waveform data string, and in the above equation (1), (T o −
T po ) represents the difference between data that correspond in time as shown in FIG. 4, and in the above equation (2), (F o −F po ) represents the difference between data that correspond in frequency as shown in FIG. However, in order to establish a correspondence between T o and T po , the speed, position, angle, etc. of a target object such as an engine that performs rotational motion or reciprocating motion are detected by the sensor 11, and the phase matching section 9 is performing phase matching. Further, the reference values C tp and C fp are predetermined and set based on the analysis results when the vibration or sound is normal. The determination result by the waveform determination unit 7 according to Table 1 is displayed on the display device 12. However, since the determination of pseudo-abnormality in Table 1 represents a case in which it is difficult to determine whether it is abnormal or normal, if you want to be on the safe side, it may be considered abnormal, but in the inspection process on the equipment manufacturing adjustment line, Since there is a high possibility that the device will become normal with some modification, it is better to distinguish pseudo-abnormality from abnormality and judge it as in the present invention, and in case of pseudo-abnormality, it is better to send it to the device repair process. In the inspection process of equipment manufacturing and adjustment lines, depending on the type of equipment or the type of abnormality, it may be more reliable to determine an abnormality by capturing only sound, or it may be more reliable to detect only vibration. Alternatively, it may be more reliable to capture both, so which one to capture may be determined as appropriate through experiments or the like. H. Effects of the invention As explained above, according to the invention, after digital processing of the signal from the sensor, both time waveform data and frequency analysis waveform data are used to detect abnormalities.
Abnormality is detected by making three types of determinations: normal and pseudo-abnormal, so detection accuracy is high. Furthermore, since it is determined that the device is a pseudo-abnormality, it is possible to notify that there is a possibility that the device can be corrected to a normal one.
第1図は本考案の一実施例装置のブロツク構成
図、第2図は測定された時間波形データ例の説明
図、第3図は測定された周波数分析波形データ例
の説明図、第4図と第5図はそれぞれ波形判定に
おける計算の説明図である。
図面中、1はセンサ、2はアンプ、3はアナロ
グフイルタ、4はA/D変換器、5はFFT装置、
6はメモリ部、7は波形判定部、8は正常波形デ
ータ部、9は位相合せ部、10はCPU、11は
位相合せ用センサ、12は表示装置である。
Fig. 1 is a block diagram of a device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of an example of measured time waveform data, Fig. 3 is an explanatory diagram of an example of measured frequency analysis waveform data, and Fig. 4 is an explanatory diagram of an example of measured frequency analysis waveform data. and FIG. 5 are explanatory diagrams of calculations in waveform determination, respectively. In the drawing, 1 is a sensor, 2 is an amplifier, 3 is an analog filter, 4 is an A/D converter, 5 is an FFT device,
6 is a memory section, 7 is a waveform determination section, 8 is a normal waveform data section, 9 is a phase adjustment section, 10 is a CPU, 11 is a phase adjustment sensor, and 12 is a display device.
Claims (1)
サと、センサからの時間波形信号を離散形データ
に変換するデジタル処理手段と、デジタル処理手
段から得られる離散形の時間波形データを周波数
分析するフーリエ変換手段と、上記デジタル処理
手段から得られる離散形の時間波形データ及び上
記フーリエ変換手段から得られる離散形の周波数
分析波形データを記憶する記憶手段と、記憶され
た時間波形データと予め定めた正常な場合の時間
波形データとの間で時刻が対応するデータどうし
の差の2乗の和を第1の値として計算すると共に
記憶された周波数分析波形データと予め定めた正
常な場合の周波数分析波形データとの間で周波数
が対応するデータどうしの差の2乗の和を第2の
値として計算し、得られた上記第1、第2の各値
をそれぞれに対し予め定めた基準値と比較して第
1、第2の値がともに基準値を越える場合は上記
センサの検出対象である振動または音が異常であ
ると判定し、第1、第2の値がともに基準値以下
の場合は正常であると判定し、第1、第2の値の
いずれか一方のみが基準値以下の場合は異常とも
正常とも判断がつかない擬異常と判定する波形判
定手段と、判定結果を表示する表示手段と、予め
定めた正常な場合の上記時間波形データ及び周波
数分析データが離散形データとして記憶されてい
る記憶手段と、上記波形判定手段に入力される2
種の時間波形データ間の位相を合わせる手段とを
具備する異常振動または音の検出装置。 A sensor that detects the time waveform of an object's vibration or sound, a digital processing means that converts the time waveform signal from the sensor into discrete data, and a Fourier transform that performs frequency analysis of the discrete time waveform data obtained from the digital processing means. storage means for storing discrete time waveform data obtained from the digital processing means and discrete frequency analysis waveform data obtained from the Fourier transform means; The sum of the squares of the differences between data whose times correspond to each other is calculated as the first value, and the stored frequency analysis waveform data and the frequency analysis waveform data for a predetermined normal case are calculated as the first value. The sum of the squares of the differences between the data whose frequencies correspond to each other is calculated as the second value, and each of the obtained first and second values is compared with a predetermined reference value for each. If the first and second values both exceed the reference value, the vibration or sound detected by the sensor is determined to be abnormal, and if the first and second values are both below the reference value, it is determined to be normal. a waveform determining means that determines that it is a pseudo-abnormality that cannot be determined to be abnormal or normal if only one of the first and second values is less than a reference value; and a display means that displays the determination result. and a storage means in which the time waveform data and frequency analysis data in a predetermined normal case are stored as discrete data; and 2 inputted to the waveform determination means.
and means for adjusting the phase between different time waveform data.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985174199U JPH0346342Y2 (en) | 1985-11-14 | 1985-11-14 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985174199U JPH0346342Y2 (en) | 1985-11-14 | 1985-11-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283931U JPS6283931U (en) | 1987-05-28 |
| JPH0346342Y2 true JPH0346342Y2 (en) | 1991-09-30 |
Family
ID=31112366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985174199U Expired JPH0346342Y2 (en) | 1985-11-14 | 1985-11-14 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0346342Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58110831U (en) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | 株式会社日立製作所 | Equipment failure prevention diagnostic device |
| JPS5997018A (en) * | 1982-11-26 | 1984-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Inspector for equipment with sound or vibration |
-
1985
- 1985-11-14 JP JP1985174199U patent/JPH0346342Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6283931U (en) | 1987-05-28 |
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