[发明专利]一种基于传声器阵列的滚珠丝杠副噪声测量方法

说明书

本发明涉及一种基于传声器阵列的滚珠丝杠副噪声测量方法，通过近场波束形成方法处理传声器阵列信号，根据目标声源位置信息设置加权和时延系数，使传声器阵列波束始终对准滚珠丝杠副的螺母位置，提高噪声测量的信噪比。该方法包含如下步骤：安装滚珠丝杠副到综合性能实验台，靠近实验台布置传声器阵列，同步采集传声器阵列信号和螺母位置信号，将阵列信号和位置进行同步处理，将时域信号划分n个小段，对每个小段进行近场波束形成处理，最后合成所有小段的阵列信号，获得滚珠丝杠副的噪声。

技术领域

本发明属于高速精密传动副辐射噪声测试领域，特别涉及一种基于传声器阵列的滚珠丝杠副辐射噪声测量方法。

背景技术

高速滚珠丝杠副是代表当前世界先进水平的直线运动部件之一。作为数控机床驱动系统的执行单元，对保障和提高整个数控机床的加工精度、工作效率和综合性能起着至关重要的作用。现代数控机床功能的改善、水平的提高、性能的特色，已经由功能部件的创新发展和提高为保证。

我国以滚珠丝杠副为代表的滚动功能部件产业起步于上世纪60年代，是伴随着我国精密机床、数控机床、机电一体化产品发展而逐渐成长起来的一个新兴产业。经过50多年的发展，我国滚动功能部件已形成一定的规模，具有为其他装备配套的积极作用，尤其是在机床专项的顺利进展下，国内滚动功能部件行业取得了巨大的突破。但是目前所存在的诸多问题也制约着行业进一步发展，产品档次较低是主要问题之一。由于高速运行下国产滚珠丝杠副的精度保持性差、污染环境的噪声和使用寿命低等问题一直未被有效解决，导致高速、高精及低噪声系列产品与国外知名企业的产品有明显差距，成为制约国产中高档数控机床发展的瓶颈。

噪声性能是滚珠丝杠副的重要质量和性能指标。随着材料和制造技术的进步，很多应用场合，如精密仪表、轿车和家用电器等，对滚珠丝杠副振动和噪声特性的要求日趋严格，已经上升为第一重要的质量指标。这是因为主机更新换代的周期缩短，滚珠丝杠副己经具备足够长的使用寿命，寿命储备己经相对不重要了；而有关噪声污染的环保法规却日益完善，滚珠丝杠副因振动和噪声失效通常先于疲劳失效；而且振动和噪声是滚珠丝杠副性能的综合反映，理论研究和工程实践都已经表明凡是影响疲劳寿命的因素无一例外地影响着滚珠丝杠副的振动和噪声特性，一定程度上优良的振动和噪声性能预示着较长的使用寿命。

目前，普遍采用的滚珠丝杠副辐射噪声测量方法是将单个传声器放置在螺母附近，拾取辐射噪声。申请号为201010624332.9的发明中，测噪声的传声计安装在模拟工作台的下方，对准滚珠丝杠副的螺母。申请号为201310303743.1的发明中，传声器放置在螺母附近，通过支架与模拟工作台固定。这两种测量方法相类似，都是将传声器尽可能地接近滚珠丝杠副的发声部位(即螺母)，近距离采集辐射噪声。但是，由于传声器与模拟工作台连接在一起，模拟工作台运动带来的振动会对测量产生一定影响，另一方面传声器所处位置附近声场环境复杂，声音信号中存在大量的干扰信号，包括伺服电机、支撑轴承、导轨运行的噪声和周围电气设备的电磁干扰等。因此，现有测量方法的信噪比较低，不能准确地反映滚珠丝杠副的辐射噪声。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是克服现有噪声测量方法中的不足，提供一种基于传声器阵列的滚珠丝杠副辐射噪声的测量方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种滚珠丝杠副辐射噪声测量装置，包括测试台、信号采集单元以及信号处理单元，所述测试台用于滚珠丝杠副安装测试，所述滚珠丝杠副包括滚珠丝杠以及螺母，其特征在于：所述数据采集单元包括位置测量单元以及传声器阵列，所述位置测量单元设置在所述测试台上用于测量所述螺母的位置，所述传声器阵列布置在所述测试台的外侧，所述传声器阵列包括分布在沿所述螺母移动方向上不同位置的至少两个传声器；所述信号处理单元接收所述位移测量单元的位置信号和所述传声器的噪声信号并根据位于不同位置的传声器计算出螺母在不同位置处的噪声。

所述位移测量单元为光栅尺或位移传感器。