[发明专利]一种汽车动力传动系统扭转振动信号的在线检测方法

摘要

本发明涉及一种汽车动力传动系统扭转振动信号的在线检测方法，属于汽车噪声和振动控制领域。本方法在行驶的车辆前置后驱独立悬架型车辆的动力传动系统进行扭振测试和分析。在动力传动系统的被测位置安装测试齿盘和转速传感器，测量动力传动系统的旋转信号，对其进行自适应滤波，将滤波后的信号进行时频分析，计算系统扭转振动频率。利用本方法对实际车辆，特别是前置后驱独立悬架型车辆的加速行驶工况进行扭振测试和分析，无需建立扭转振动实验台架。在动力传动系统的被测位置安装测试齿盘和转速传感器，测量动力传动系统的旋转信号，通过峰值检测计算瞬时转速，并进行滤波，通过对滤波后信号的时频分析，计算系统扭转振动频率。

主权项

1.一种汽车动力传动系统扭转振动信号的在线检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)在被测汽车动力传动系统的转动件上安装测试齿盘，测试齿盘与转动件同轴固定，在车体或转动件的壳体上固定一个转速传感器，并使转速传感器处于测试齿盘的侧面，当被测汽车加速行驶时，采集转动件的旋转信号；(2)设在时刻t_peak(i)时转动件旋转信号s(t)出现第i个峰值，则测试齿盘上与第i个峰值对应的第i个齿扫过转速传感器的时间周期T(i)为：T(i)＝t_peak(i+1)-t_peak(i)根据第i个齿的时间周期T(i)，计算第i+1个齿的时间周期为T(i+1)，T(i+1)的取值范围为：αT(i)＜T(i+1)＜(α+β)T(i)，其中α、β为周期系数，α和β满足：0＜α＜1，0＜β＜1，在上述取值范围内检索旋转信号的峰值点，得到第i+1个齿的时间周期T(i+1)，依次递推得到测试齿盘上所有齿的时间周期；根据上述所有齿的时间周期，得到每一齿的瞬时转速为：n(ti)=1T(i)]]>根据上述所有齿的瞬时转速，得到转动件的平均转速为：v(ti)=1ZΣi=1Zn(ti)]]>其中Z是测试齿盘的齿数；(3)根据上述转动件的平均转速，得到用于对瞬时转速进行滤波处理的带通滤波器的中心频率f_c(t_i)为：根据上述带通滤波器的中心频率，得到带通滤波器的加窗冲击响应函数的时间离散形式为：hβ[tk]=11+βwβ[tk]{4rfc·sinc[2rfc(tk-Td)]·cos[2πfc(tk-Td)]},(k=0,1,...,N-1)]]>其中，r为带通滤波器的带宽，r＝β，T_d为群延迟，T_d＝N/2F_s，F_s为转动件旋转信号的采样频率，w_β[t_k]为提升余弦窗函数，[t_k]为采样时间序列，[t_k]＝k/F_s，(k＝0，1，…，N-1)，N为滤波函数长度，N＝K/60，K为待滤波信号的长度；(4)将上述瞬时转速n(t_i)按上述采样时间序列[t_k]进行线性插值，得到瞬时转速的时间离散形式n[t_k]，利用上述加窗冲击响应函数h_β[t_k]对瞬时转速的时间离散形式n[t_k]进行滤波，得到滤波后的转动件瞬时转速为：ns[tk]=1FsΣn=0N-1hβ[tn]n[tk-tn],(k=1,2,...,K)]]>将被测汽车在整个加速过程中采集的旋转信号按测试齿盘每旋转一周的数据长度进行分段，重复步骤(2)、(3)和(4)，对每段信号进行滤波，得到被测汽车在整个加速过程中转动件的瞬时转速n_s-all[t_k]；(5)将上述被测汽车在整个加速过程中转动件的瞬时转速n_s-all[t_k]通过短时傅里叶变换，转换到频域瞬时转速n_s(t_p，f)，其中t_p为进行短时傅里叶变换的时刻，t_p的取值范围为t_start≤t_p≤t_end，t_start是被测汽车加速的起始时刻，t_end是被测汽车加速的结束时刻，f为频域瞬时转速的频率；根据上述转动件的平均转速v(t_i)，得到转动件各阶的转速阶次频率为：f_m(t_i)＝m·v(t_i)其中，m为阶次；根据上述计算得到的转动件各阶的转速阶次频率f_m(t_i)，将频域瞬时转速n_s(t_p，f)转换为阶次瞬时转速n_s-m[t_m(t_p)]，其中f_m(t_p)为第m阶的阶次瞬时转速在t_p时刻的转速阶次频率；对被测汽车整个加速过程中第m阶的阶次瞬时转速n_s-m[f_m(t_p)]进行检索，得到该阶的阶次瞬时转速出现极大值max{n_s-m[f_m(t_p)]}时的转速阶次频率f_m-max(t_p-max)，即转动件第m阶的扭转振动信号的阶次频率为：f_m＝f_m-max(t_p-max)其中，t_p-max是转动件第m阶的阶次瞬时转速出现极大值的时刻。