專利名稱：基于振動和音頻信息的汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測控技術、數(shù)字信號處理技術、最優(yōu)估計技術和可靠性技術，屬于汽車 發(fā)動機故障診斷領域。
背景技術：
發(fā)動機是汽車運動的心臟，決定了汽車的性能的優(yōu)劣?，F(xiàn)代發(fā)動機已成為集電子 技術、計算機技術、信息技術于一體的智能控制系統(tǒng)，集成化程度越來越高、結構也越來越 復雜；然而，發(fā)動機的智能性卻使得發(fā)動的故障診斷和維修成為制約汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。汽車發(fā)動機系統(tǒng)通過電子控制手段對發(fā)動機點火、噴油、空氣與燃油的比率、排放 廢氣等進行優(yōu)化控制，使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)。汽車發(fā)動機系統(tǒng)主要包括電控燃油噴射 系統(tǒng)、電控點火系統(tǒng)、警告提示系統(tǒng)等。國內外對汽車發(fā)動機故障診斷技術研究有振動噪聲法、性能參數(shù)法、磨損殘留物 法等多參數(shù)檢驗方法，故障識別主要方法為專家系統(tǒng)法、灰度聯(lián)合估計法、數(shù)據(jù)融合法。在 診斷設備方面，以美國快捷公司等生產的非車載的診斷系統(tǒng)和日本豐田等公司生產的車載 診斷系統(tǒng)為代表。但國外的診斷系統(tǒng)大多價格昂貴，診斷功能單一，而且對車輛具有專一 性，不便推廣使用。國內雖有深圳三源公司等能夠生產非車載診斷產品，但由于對發(fā)動機的 掌握不夠，診斷數(shù)據(jù)誤差較大。FPGA均有高效的并行運算和流水運算功能，其快速的數(shù)據(jù)處理功能、靈活的功能 升級和配置功能都是現(xiàn)有其他片上芯片所無法比擬的。然而國內外汽車發(fā)動機診斷系統(tǒng)幾 乎均沒有采用FPGA來設計，這就極大的制約了診斷的可靠性和可擴展性的提高。
發(fā)明內容
為了實現(xiàn)對現(xiàn)有的汽車發(fā)動機的狀態(tài)進行可靠地控制，提高診斷系統(tǒng)的可擴展 性，避免診斷出現(xiàn)的較大偏差，實現(xiàn)對發(fā)動機的智能實時管理，本發(fā)明提出了一種基于振動 和音頻信息的汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)；本發(fā)明的主要內容(如圖1)在于利用多種參量傳 感器組(主要有振動傳感器、聲傳感器等)對發(fā)動機聲音與振動進行檢測，檢測信號放大后 進行A/D轉換；聲信號通過FPGA對采集的信號按照低頻、發(fā)動機工作頻段、高頻段自動進行 分類；振動信號通過FPGA也按照振動頻率段和幅值大小范圍進行分類；按照給定時間段移 動分區(qū)域累加，以判斷發(fā)動機有無故障出現(xiàn)，處理中心對有關信息綜合分析，判斷是否報警 并組織記錄采集的相關數(shù)據(jù)；本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是，一種基于振動和音頻信息的汽車發(fā)動 機故障診斷系統(tǒng)，其特征包括以下步驟1.利用多種參量傳感器組(主要有振動傳感器、聲傳感器等)對發(fā)動機聲音與振 動進行檢測，檢測信號放大后進行A/D轉換；2.由FPGA按照簡化的富里埃變換算法對采集的聲信號按照低頻、發(fā)動機工作頻 段、高頻段三個頻段自動分類；通過FPGA將振動信號進行簡化的富里埃變換，將振動頻率按照低頻段、發(fā)動機振動頻率段、高頻段分類，將振動幅值按照小振幅、發(fā)動機正常工作時 的統(tǒng)計振幅段、超常振幅分類； 3.固定長度(時間窗)的分類信號分別累加；4.對有關信息綜合分析，判斷是否報警并組織記錄采集的相關數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以對不同類型傳感器數(shù)據(jù)通過FPGA進行快速綜合分析處理，提高了發(fā) 動機故障診斷的正確性和快速型。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總體框圖；圖2是本發(fā)明的具體實施方式
總體框圖。
具體實施例方式將一組振動應變片和一個麥克風安裝在在汽車發(fā)動機的主軸附近，將變送器、A/D 采集、CAN總線等集成、屏蔽后安裝在振動應變片和麥克風附近，通過CAN總線傳輸經過A/D 轉換的振動信號和聲信號；ARM7、FPGA、CAN總線、SD卡等集成后安裝在遠離發(fā)動機的車廂 內，通過CAN總線接收所有的A/D信號；FPGA中固化統(tǒng)計的發(fā)動機正常工作的聲頻、在不同速度下正常工作引起振動幅值 和頻率，同時固化發(fā)動機正常工作聲頻和振動頻率0. 1-10倍的正弦信號離散模板；由FPGA 按照正弦信號離散模板進行簡化的富里埃變換，對采集的聲信號按照低頻、發(fā)動機工作頻 段、高頻段三個頻段自動分類；通過FPGA將振動信號進行簡化的富里埃變換，將振動頻率 按照低頻段、發(fā)動機振動頻率段、高頻段分類，將振動幅值按照小振幅、發(fā)動機正常工作時 的統(tǒng)計振幅段、超常振幅分類；對上述的分類信號進行固定長度(時間窗)的分別累加； ARM7系統(tǒng)對有關信息綜合分析，判斷是否報警并組織記錄采集的相關數(shù)據(jù)。
權利要求
1.一種基于振動和音頻信息的汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)；利用振動傳感器、聲傳感器 等對發(fā)動機聲音與振動進行檢測，檢測信號放大后進行A/D轉換；聲信號通過FPGA對采集 的信號按照低頻、發(fā)動機工作頻段、高頻段自動進行分類；振動信號通過FPGA也按照振動 頻率段和幅值大小范圍進行分類；按照給定時間段移動分區(qū)域累加，以判斷發(fā)動機有無故 障出現(xiàn)，處理中心對有關信息綜合分析，判斷是否報警并組織記錄采集的相關數(shù)據(jù)；
2.一種基于振動和音頻信息的汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)，其特征包括以下步驟1)利用振動傳感器、聲傳感器等對發(fā)動機聲音與振動進行檢測，檢測信號放大后進行 A/D轉換；2)由FPGA按照簡化的富里埃變換算法對采集的聲信號按照低頻、發(fā)動機工作頻段、高 頻段三個頻段自動分類；通過FPGA將振動信號進行簡化的富里埃變換，將振動頻率按照低 頻段、發(fā)動機振動頻率段、高頻段分類，將振動幅值按照小振幅、發(fā)動機正常工作時的統(tǒng)計 振幅段、超常振幅分類；3)固定長度(時間窗)的分類信號分別累加；4)對有關信息綜合分析，判斷是否報警并組織記錄采集的相關數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于振動和音頻信息的汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)；本發(fā)明利用振動傳感器、聲傳感器等對發(fā)動機聲音與振動進行檢測，檢測信號放大后進行A/D轉換；聲信號通過FPGA對采集的信號按照低頻、發(fā)動機工作頻段、高頻段自動進行分類；振動信號通過FPGA也按照振動頻率段和幅值大小范圍進行分類；按照給定時間段移動分區(qū)域累加，以判斷發(fā)動機有無故障出現(xiàn)，處理中心對有關信息綜合分析，判斷是否報警并組織記錄采集的相關數(shù)據(jù)；本發(fā)明可以對不同類型傳感器數(shù)據(jù)通過FPGA進行快速綜合分析處理，提高了發(fā)動機故障診斷的正確性和快速性。
文檔編號G01M15/00GK102103036SQ20091021956
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者史忠科 申請人:西安費斯達自動化工程有限公司