一种液压泵站噪声采集和分析系统的设计

　　为保证液压泵站安全、可靠、连续运行和延长使用寿命,经常需要定时和实时采集泵站噪声,并把采集的数据存入泵站运行记录中,用于泵站状态监控或故障时分析。研究表明,液压泵站的噪声频谱是由多次谐波组成的,具有较宽的带宽,而且不同噪声源噪声的频率分布具有很大差异,所以,在对液压泵站进行噪声控制时,首先要识别主要噪声源,然后才能进行有效控制^[1]。当前,泵站噪声采集系统一般采用在工控机上安装工业数据采集卡,并使用专用的声级计拾音。这样构建的硬件结构虽然系统整体抗干扰能力较好,采集精度也比较高,但价格昂贵;软件系统则一般采用VB或者VC实现,数据采集模块是其核心和难点。在液压泵站实验室或者要求不高的工业现场中进行实时噪声数据采集和分析,这并不是一种很好的选择。

　　本文以PC和工控机的声卡作为数据采集卡,充分利用MATLAB的数据采集工具箱,在MATLAB环境中建立了一个液压泵站噪声数据实时分析处理平台,可简便地实现液压泵站噪声源的分析、识别。

　　1 液压泵站及其噪声控制

　　液压泵站是液压系统的动力源,它提供满足系统压力和流量需要的压力能,是液压系统的重要组成部分,通常由泵组、油箱组件、温控组件、蓄能器组件和污染控制装置等5个独立的单元组成^[2]。液压泵站噪声包括空气噪声、结构噪声以及流体噪声。其中,最主要的噪声源是液压泵及其驱动设备。此外,几乎所有的液压阀也都是噪声源;液压管路及附件在能量传输过程的同时也传递了噪声,并且由于扰动而在谐振频率上扩大了噪声,也可以认为是噪声源^[3-4]。

　　当前,液压泵站噪声控制的基本途径有对噪声源的控制、对噪声传播的控制以及对接收体的控制。其中,重点是对其主噪声源)))液压泵的控制,此外,液压泵站在设计、制造、改装、使用以及保养时都要对工作介质进行污染控制,才能最终实现液压泵站的低噪声运行。

　　2 液压泵站噪声采集和分析系统的实现

　　2.1 数据采集

　　数据采集系统真实记录特定的物理信号,是信号分析与处理的一个重要环节。在许多工业控制与生产状态监控中,都需要对各种物理量进行数据采集与分析。一般基于计算机的数据采集系统包括传感器、信号调理器、数据采集卡和控制软件等。其中数据采集卡是核心部件,需要根据被测量的精度、信号频率范围等具体要求进行选择。

　　目前PC和工控机的独立声卡或板载声卡都包括有晶振、AD/DA转换芯片、数字信号处理芯片及其它辅助电路。根据采样定理,声卡处理信号的上限频率可高达44kHz左右,故声卡是一块性价比非常高的音频数据采集转换卡。在有限条件下,完全可以利用计算机声卡实现噪声数据的采集。