一种声振检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及声振检测系统技术领域，具体为一种用于风机异响识别的声振检测系统及应用于该系统的传感器适配单元。


背景技术：

2.鼓风机(简称风机)是新能源汽车中空调系统的重要组成部分，但在燃油车上被发动机噪声湮没的风机异响随之也成为新能源汽车的主要噪声来源，直接影响了消费者的驾乘舒适性。
3.目前，用于汽车异响识别的技术主要分为两类：一类是以“金耳朵”为代表的人工诊断；另一类是以“专家系统”为典型的传统仪器辅助诊断。人工诊断方式虽然直接，但易受主观影响，对个人经验依赖高、难以作为客观评价的标准，而且需要技术人员精神高度集中，效率低、易疲劳、易错判或误判；另外，这种方式无法对异常信号进行定量记录、存储和溯源，因此，无法作为参考以供设计人员来优化产品。
4.传统仪器辅助诊断主要基于加速度传感器、传声器或声学相机(麦克风阵列)等单一技术进行声振信号采集，再将采集的声振信号存储转载至分析设备处进行信号分析，信号采集与分析分离，应用复用性差，系统庞杂，售价昂贵，并且操作时需要多人协作，占用了较多人力资源，无法满足风机生产流水线或批量快速检测需求，而且不支持实时在线检测，检测效率低。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种声振检测系统，其可实现风机异响的实时在线检测，检测操作简单快捷，可节约人力，降低成本，同时可提高检测效率和检测准确性。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种传感器适配单元，其特征在于，所述传感器适配单元包括可调电流源、电流环采样电阻、隔直电容、第一开关、第二开关、第三开关，所述可调电流源通过第一开关分别连接第二开关一端、电流环采样电阻一端、隔直电容一端、传感器，所述电流环采样电阻另一端通过第三开关接地，所述第二开关另一端分别连接所述隔直电容另一端、增益控制单元，所述传感器连接可调电压源；
8.所述传感器为电压型传感器、iepe型传感器或模拟信号类型的传感器；
9.所述传感器为电压型传感器时，通过所述可调电压源为所述传感器供电，所述第一开关、第三开关断开，所述第二开关闭合，所述电压型传感器通过所述第二开关接入声振检测系统；
10.当所述传感器需要隔直流时，第一开关、第二开关、第三开关均断开，所述电压型传感器通过所述电容接入声振检测系统；
11.所述传感器为iepe型传感器时，所述第二开关、第三开关断开，所述第一开关闭
合，通过所述可调电流源为所述传感器供电；
12.所述传感器为模拟信号类型的传感器时，通过所述可调电压源为所述传感器供电，第一开关、第三开关断开，所述第二开关闭合。
13.其进一步特征在于，
14.进一步的，所述可调电压源的可调电压范围为：5v～24v，最大驱动电流为100ma；
15.进一步的，所述可调电流源的可调电流范围为：2ma～10ma；
16.进一步的，所述模拟信号类型的传感器的工作电压为-5v～+5v、0v～10v或4ma～20ma。
17.一种声振检测系统，其包括信号采集模块，所述信号采集模块包括传感器，所述传感器用于采集声音信号或振动信号，其特征在于，其还包括微处理模块、通信模块、时钟模块、存储模块、声光指示模块、电源模块、开关量模块，所述开关量模块、时钟模块、存储模块、声光指示模块、电源模块均与所述微处理模块电连接，所述通信模块用于通信，所述微处理模块用于对所述声音信号进行处理，获取识别结果，所述开关量模块用于将外部部件与所述微处理模块连接，所述时钟模块用于对识别结果进行时间标记，所述存储模块用于存储配置信息、识别结果，所述声光指示模块用于对风机运行异常状态、正常状态进行声光指示，所述电源模块用于给整个声振检测系统供电；
18.所述信号采集模块包括若干模拟通道，所述传感器包括至少一个，一个所述模拟通道对应连接一个传感器，所述传感器分别连接可调电压源、emc滤波电路一端，所述emc滤波电路另一端连接传感器适配单元一端，所述传感器适配单元另一端依次连接增益控制单元、缓冲级单元、抗混叠滤波单元、adc单元；
19.所述传感器适配单元用于对接入系统的传感器类型进行选择；
20.所述增益控制单元用于调节信噪比；
21.所述缓冲级单元用于提供高输入阻抗，并为后级所述adc单元提供差分输出信号；
22.所述抗混叠滤波单元用于滤波干扰信号；
23.所述adc单元用于将所采集的模拟信号转换为数字信号。
24.其进一步特征在于，
25.所述通信模块包括无线模块、以太网模块、rs232模块、第rs485模块，所述微处理模块通过所述无线模块和/或以太网模块连接生产线mes系统，所述微处理模块通过所述无线模块连接本地服务器或云端服务器，所述微处理模块通过所述rs232模块连接生产线中的串口屏、上位机，所述微处理模块通过所述rs485模块连接生产线中的控制器、驱动器；
26.所述无线模块为wifi模块、lora模块、gprs模块、nb-iot模块、cat1模块、5g模块中的任意一种；
27.所述无线模块采用复用接口，兼容spi接口、ttl接口；
28.所述高输入阻抗为1mω；
29.所述增益控制单元包括：1倍增益或10倍增益；
30.所述开关量模块包括开关量输入接口、开关量输出接口，所述开关量输入接口用于连接脚踏开关，所述开关量输出接口用于连接三色警示灯；
31.所述存储模块包括第一存储单元、第二存储单元，所述第一存储单元用于存储系统的配置信息，所述第二存储单元用于存储带时间戳的识别结果；
32.所述配置信息包括阈值、采样频率、采样深度、增益控制模式、传感器类型；
33.所述电源模块的输入电压为dc24v，所述电源模块包括dc-dc单元、ldo单元，所述dc-dc单元、ldo单元均用于对供电电压进行调节，所述dc-dc单元用于将输入电压转换为5v电压源，所述ldo单元用于将5v电压源转换为4.8v电压源、-5.2v电压源、3.3v电压源或1.8v电压源；
34.所述声光指示模块包括红灯、绿灯、蜂鸣器。
35.采用本实用新型上述结构可以达到如下有益效果：传感器适配单元中设置有第一开关、第二开关、第三开关，通过第一开关、第二开关、第三开关的开启与闭合配合，能够满足电压型传感器、iepe型传感器或模拟信号类型的传感器等不同类型传感器的接入需求，提高了适用范围和使用灵活性。
36.将本技术声振检测系统用于新能源汽车风机异响检测，通过信号采集模块中的传感器实时采集汽车风机的声音信号或振动信号，并将声音信号或振动信号实时发送给微处理模块进行处理，通过增益控制单元、缓冲级单元、adc单元对声音信号或振动信号依次处理后获得数字信号，通过比较器将数字信号与预先存储的阈值进行比较，若超过阈值，则微处理模块发送异常信号给声光指示模块，进行报警，从而实现风机异响检测。该检测不易受主观影响，提高了检测准确性，也无需多人协作，节约了人力；通过通信模块对采集的信号进行实时传输，无需工作人员现场存储转载，有利于提高检测效率，从而满足了风机生产流水线或批量快速检测需求。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本实用新型系统框图；
39.图2为本实用新型具体实施的结构框图；
40.图3为本实用新型信号采集模块的结构框图。
41.附图标记包括：信号采集模块1、微处理模块2、通信模块3、时钟模块(即rtc模块)4、存储模块5、声光指示模块6、电源模块7、开关量模块8、传感器101、可调电压源102、emc滤波电路103、传感器适配单元104、增益控制单元105、缓冲级单元106、抗混叠滤波单元107、adc单元108、可调电流源109、无线模块301、以太网模块302、rs232模块303、rs485模块304、第一存储单元501、第二存储单元502、开关量输入接口801、开关量输出接口802
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
44.针对现有技术中存在的人工检测风机异响费时费力，检测准确性差的技术问题，以及基于典型的传统仪器辅助诊断的方式需要多人协作，实时性差，检测效率低的技术问题，以下提供了一种用于新能源汽车风机异响识别的声振检测系统的具体实施例，声振检测系统包括信号采集模块1、微处理模块2、通信模块3、时钟模块4、存储模块5、声光指示模块6、电源模块7、开关量模块8，信号采集模块1包括传感器101，传感器101用于采集声音信号或振动信号，通信模块3、时钟模块4、存储模块5、声光指示模块6、电源模块7、开关量模块8均与微处理模块电连接，见图1，通信模块3用于通信，微处理模块2用于对声音信号进行处理，获取识别结果，开关量模块8用于将外部部件与微处理模块连接，时钟模块4用于对识别结果进行时间标记，存储模块5用于存储配置信息、识别结果，声光指示模块6用于对风机运行异常状态、正常状态进行声光指示，电源模块7用于给整个声振检测系统供电。
45.见图2、图3，信号采集模块的具体结构为：信号采集模块包括四个模拟通道：第一模拟通道、第二模拟通道、第三模拟通道、第四模拟通道，传感器包括至少一个，一个模拟通道对应连接一个传感器，传感器101分别连接可调电压源102、emc滤波电路103一端，emc滤波电路103另一端连接传感器适配单元104一端，传感器适配单元104另一端依次连接增益控制单元105、缓冲级单元106、抗混叠滤波单元107、adc单元108。
46.传感器适配单元104用于对接入系统的传感器类型进行选择。增益控制单元105用于调节信噪比，增益控制单元105包括：1倍增益或10倍增益，当信噪比较差时，通过选择10倍增益来提升信噪比。缓冲级单元106用于提供1mω的高输入阻抗，并为后级adc单元提供差分输出信号。抗混叠滤波单元107用于滤除干扰信号，adc单元108用于将所采集的模拟信号转换为数字信号。
47.传感器适配单元104的具体结构为：传感器适配单元包括可调电流源109、采样电阻r、电容c、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3，可调电流源109通过第一开关k1分别连接第二开关k2一端、采样电阻r一端、隔直电容c一端、传感器101，电流环采样电阻r另一端通过第三开关k3接地，第二开关k2另一端分别连接隔直电容c另一端、增益控制单元105，传感器101连接可调电压源102；传感器101为电压型传感器、iepe型传感器或模拟信号类型的传感器。本实施例中，可调电压源102的可调电压范围为：5v～24v，最大驱动电流为100ma；可调电流源的可调电流范围为：2ma～10ma；模拟信号类型的传感器的工作电压为-5v～+5v、0v～10v或4ma～20ma。
48.传感器101为电压型传感器时，通过可调电压源为传感器供电，第一开关、第三开关断开，第二开关闭合，电压型传感器通过第二开关接入声振检测系统；当传感器需要隔直流时，第一开关、第二开关、第三开关均断开，电压型传感器通过电容接入声振检测系统。
49.传感器101为振动传感器时，第二开关、第三开关断开，第一开关闭合，通过可调电流源为传感器供电。
50.传感器101为模拟信号类型的传感器时，通过可调电压源为传感器供电，第一开关、第三开关断开，第二开关闭合。
51.见图2，通信模块3包括无线模块301、以太网模块302、rs232模块303、rs485模块304，本实施例中，无线模块301为wifi模块，无线模块301采用复用接口，兼容spi接口、ttl接口，微处理模块2通过wifi模块和/或以太网模块连接生产线mes系统，微处理模块2通过无线模块连接本地服务器或云端服务器，微处理模块2通过rs232模块连接生产线中的串口显示屏、上位机，微处理模块2通过rs485模块连接生产线中的控制器、驱动器。
52.开关量模块8包括开关量输入接口801、开关量输出接口802，开关量输入接口8连接脚踏开关，对待测新能源风机部件进行阈值设定或特征标定，便于结果自动识别判定。开关量输出接口802连接三色警示灯，便于流水线(即生产线)上对被测风机部件的识别结果进行醒目化指示。
53.存储模块5包括第一存储单元501(例如eeprom卡，即带电可擦可编程只读存储器)、第二存储单元502(例如tf卡，即micro sd卡)，第一存储单元501用于存储系统的配置信息，配置信息包括阈值、采样频率、采样深度、增益控制模式、传感器类型；第二存储单元502用于存储带时间戳的识别结果，便于故障溯源。
54.电源模块7的输入电压为dc24v，电源模块7包括dc-dc单元、ldo单元，dc-dc单元、ldo单元均用于对供电电压进行调节，dc-dc单元用于将输入电压转换为5v电压源，ldo单元用于将5v电压源转换为4.8v电压源、-5.2v电压源、3.3v电压源或1.8v电压源。
55.声光指示模块6包括红灯、绿灯、蜂鸣器，该模块主要用于对识别结果进行声光提示，当被测风机(即鼓风机)部件正常时，绿灯亮，蜂鸣器不响；当被测风机部件异常时，红灯亮，蜂鸣器响。
56.将该实用新型用于新能源汽车风机异响识别，替换目前产线上的人工检测方式，风机生产完成后，在生产线的检测工序中对风机成品进行检测，该声振检测装置安装于检测工序，检测时，通过信号采集模块中的传感器实时采集风机声音信号或振动信号(当采用iepe型振动传感器时，采集的是风机运行时的振动信号，当采用电压型传感器时，电压型传感器通常采用麦克风采集风机运行时的声音信号)，并发送给微处理模块进行处理，通过增益控制单元、缓冲级单元、adc单元对声音信号或振动信号依次处理后获得数字信号，通过比较器将数字信号与预先存储的阈值进行比较，若超过阈值，则微处理模块发送异常信号给声光指示模块，进行报警，从而实现风机异响检测。将声振检测系统封装于壳体中形成声振检测装置，声振检测装置整体尺寸约200*150*60mm，远小于传统机箱式仪器，而且支持实时在线检测，极大的降低了用人成本，提升了新能源汽车风机产品合格率。
57.以上的仅是本技术的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种声振检测系统，其包括信号采集模块，所述信号采集模块包括传感器，所述传感器用于采集声音信号或振动信号，其特征在于，其还包括微处理模块、通信模块、时钟模块、存储模块、声光指示模块、电源模块、开关量模块，所述开关量模块、时钟模块、存储模块、声光指示模块、电源模块均与所述微处理模块电连接，所述通信模块用于通信，所述微处理模块用于对所述声音信号进行处理，获取识别结果，所述开关量模块用于将外部部件与所述微处理模块连接，所述开关量模块包括开关量输入接口、开关量输出接口，所述开关量输入接口用于连接脚踏开关，所述开关量输出接口用于连接三色警示灯，所述时钟模块用于对识别结果进行时间标记，所述存储模块用于存储配置信息、识别结果，所述声光指示模块用于对风机运行异常状态、正常状态进行声光指示，所述声光指示模块包括红灯、绿灯、蜂鸣器，所述电源模块用于给整个声振检测系统供电；所述信号采集模块包括若干模拟通道，所述传感器包括至少一个，一个所述模拟通道对应连接一个传感器，所述传感器分别连接可调电压源、emc滤波电路一端，所述emc滤波电路另一端连接传感器适配单元一端，所述传感器适配单元另一端依次连接增益控制单元、缓冲级单元、抗混叠滤波单元、adc单元；所述传感器适配单元用于对接入系统的传感器类型进行选择，所述传感器适配单元包括可调电流源、电流环采样电阻、隔直电容、第一开关、第二开关、第三开关，所述可调电流源通过第一开关分别连接第二开关一端、电流环采样电阻一端、隔直电容一端、传感器，所述电流环采样电阻另一端通过第三开关接地，所述第二开关另一端分别连接所述隔直电容另一端、所述增益控制单元，所述传感器连接可调电压源；所述传感器为电压型传感器、iepe型传感器或模拟信号类型的传感器；所述传感器为电压型传感器时，通过所述可调电压源为所述传感器供电，所述第一开关、第三开关断开，所述第二开关闭合，所述电压型传感器通过所述第二开关接入声振检测系统；当所述传感器需要隔直流时，第一开关、第二开关、第三开关均断开，所述电压型传感器通过所述隔直电容接入声振检测系统；所述传感器为iepe型传感器时，所述第二开关、第三开关断开，所述第一开关闭合，通过所述可调电流源为所述传感器供电；所述传感器为模拟信号类型的传感器时，通过所述可调电压源为所述传感器供电，第一开关、第三开关断开，所述第二开关闭合；所述增益控制单元用于调节信噪比；所述缓冲级单元用于提供高输入阻抗，并为后级所述adc单元提供差分输出信号；所述adc单元用于将所采集的模拟信号转换为数字信号。2.根据权利要求1所述的声振检测系统，其特征在于，所述可调电压源的可调电压范围为：5v～24v，最大驱动电流为100ma。3.根据权利要求2所述的声振检测系统，其特征在于，所述可调电流源的可调电流范围为：2ma～10ma。4.根据权利要求3所述的声振检测系统，其特征在于，所述模拟信号类型的传感器的工作电压为-5v～+5v、0v～10v或4ma～20ma。5.根据权利要求4所述的声振检测系统，其特征在于，所述通信模块包括无线模块、以
太网模块、rs232模块、rs485模块，所述微处理模块通过所述无线模块和/或以太网模块连接生产线mes系统，所述微处理模块通过所述无线模块连接本地服务器或云端服务器，所述微处理模块通过所述rs232模块连接生产线中的串口屏、上位机，所述微处理模块通过所述rs485模块连接生产线中的控制器、驱动器。6.根据权利要求5所述的声振检测系统，其特征在于，所述无线模块为wifi模块、lora模块、gprs模块、nb-iot模块、cat1模块、5g模块中的任意一种。7.根据权利要求6所述的声振检测系统，其特征在于，所述增益控制单元包括：1倍增益或10倍增益。8.根据权利要求7所述的声振检测系统，其特征在于，所述存储模块包括第一存储单元、第二存储单元，所述第一存储单元用于存储系统的配置信息，所述第二存储单元用于存储带时间戳的识别结果；所述配置信息包括阈值、采样频率、采样深度、增益控制模式、传感器类型。

技术总结
本实用新型公开了一种声振检测系统，可实现风机异响的实时在线检测，可提高检测效率和检测准确性，该系统包括信号采集模块、微处理模块、通信模块、时钟模块、存储模块、声光指示模块、电源模块、开关量模块，信号采集模块包括若干模拟通道，传感器包括至少一个，一个模拟通道对应连接一个传感器，传感器分别连接可调电压源、EMC滤波电路一端，EMC滤波电路另一端连接传感器适配单元一端，传感器适配单元另一端依次连接增益控制单元、缓冲级单元、抗混叠滤波单元、ADC单元；传感器适配单元用于对接入系统的传感器类型进行选择。系统的传感器类型进行选择。系统的传感器类型进行选择。


技术研发人员：彭能明 曹笈 许盛 胡义东
受保护的技术使用者：长三角集成电路工业应用技术创新中心
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/7/27