機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)(第八章機(jī)工社-熊詩波、黃長藝)_(1)

1、第一節(jié) 概述 第三節(jié) 聲強(qiáng)測量與噪聲源辨識 第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器 第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述聲音是人們?nèi)粘Ｉ钪泻苁煜さ目陀^物理現(xiàn)象。聲音不僅可以在空氣中傳播，也可以在固體和也液體中傳播。聲學(xué)測量對于低噪聲機(jī)器和設(shè)備的開發(fā)、振動問題的診斷以及聲音記錄與復(fù)現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計與實(shí)驗(yàn)是非常重要的。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、聲與聲場換一、聲與聲場換通常把頻率范圍：在2020000Hz之間能引起人類聽覺的聲音稱為音頻聲。頻率高于20000Hz的聲振稱為超聲；低于20Hz的振動稱為次聲。聲音傳播的條件是：有作機(jī)械振動的物體聲源；有能傳播機(jī)械振動的介質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、

2、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念1.聲音的波長、頻率和聲速聲源完成一周的振動，聲波所傳播的距離，稱為聲波的波長?；蛘呤蔷哂邢嗤\(yùn)動狀態(tài)的兩相鄰空氣層之間的距離，稱為聲波的波長。 頻率是每秒振動的次數(shù)。聲音傳播的速度隨溫度的升高而增大。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念2.聲壓存在聲波時，某一點(diǎn)上氣壓和平均氣壓的瞬時差稱為聲壓。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念3.聲壓級一個正常聽覺的人，能夠忍受最大的聲壓與能把辨別的最輕聲壓之比約為一個正常聽覺的人，能夠忍受最大的聲壓與能把辨別的最輕聲壓之比約為87

3、：1，如，如上圖所示。上圖所示。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念4.功率、強(qiáng)度和功率級 聲音的大小可用功率來表示其能量，常用單位；是瓦特。當(dāng)聲音從一個理想點(diǎn)源向外傳播時，它將不斷地擴(kuò)展到越來越大的空間。在任何位置上的聲強(qiáng)用在任何位置上的聲強(qiáng)用“瓦特每單位面積瓦特每單位面積”來表示。球面波的聲功率和聲強(qiáng)之間的關(guān)系，如上來表示。球面波的聲功率和聲強(qiáng)之間的關(guān)系，如上所示。所示。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念5.聲壓級的合成當(dāng)兩個純音同一時間發(fā)生時：其合成效應(yīng)取決于接受器處的聲壓幅值、頻率和相位。從兩個噪聲級查總聲壓

4、的附加值，如上所示。從兩個噪聲級查總聲壓的附加值，如上所示。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念6.響度和響度級 人耳對聲音的主觀感覺與客觀量度不一樣。響度級與響度的關(guān)系如上所示。響度級與響度的關(guān)系如上所示。第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器一、麥克風(fēng)一、麥克風(fēng)1.電容器式電容式麥克風(fēng)是聲測量中最常用的一種儀器。電容式麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。圖圖8-7第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器一、麥克風(fēng)一、麥克風(fēng)2.壓電晶體式壓電晶體式麥克風(fēng)使用壓電類元件，一般通過彎曲作用來激活。第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器

5、一、麥克風(fēng)一、麥克風(fēng)3.電動力式電動力式麥克風(fēng)應(yīng)用的是磁場中運(yùn)動導(dǎo)體的原理。有動圈式和帶式兩種不同結(jié)構(gòu)。電動力式麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖電動力式麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-8所示。所示。圖圖8-8第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器一、麥克風(fēng)一、麥克風(fēng)4.炭精式炭精式麥克風(fēng)的二次傳感器由一小盒碳粒組成。該碳粒的電阻隨著膜片所感應(yīng)到的聲壓而變化。第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器二、聲級計二、聲級計4.炭精式聲級計是噪聲測量中最常用的便攜式測量儀器。該測量系統(tǒng)由大量的互連部件組成。第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器二、聲級計二、聲級計4.炭精式圖8-9a的計

6、權(quán)網(wǎng)絡(luò)是對三種不同聲響度級人耳響應(yīng)相近似而設(shè)計的電子濾波器，因此儀器的讀數(shù)將反映所感覺的響度。圖圖8-9第二節(jié)第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器聲測量傳感器與儀器二、聲級計二、聲級計4.炭精式通常為三種濾波器，它們是A（40phon）、B（70phon）和C（100phon）。 利用A、B、C三種聲級的讀數(shù)和圖8-10的特性曲線可以粗略估計噪聲的頻率特性。第三節(jié)第三節(jié) 聲強(qiáng)測量與噪聲源辨識聲強(qiáng)測量與噪聲源辨識聲強(qiáng)用雙麥克風(fēng)方法測定，這兩個麥克風(fēng)面對面放置，并且用一個隔離器隔開距離r如圖8-11a所示。圖8-11b示出生強(qiáng)測量系統(tǒng)的方向特性。圖圖8-11第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感

7、器與儀器材料中局域源快速釋放能量產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象： 稱為聲發(fā)射（AE:Acoustic Emission）。一、概述一、概述第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器AE含有聲音的意思，如圖8-12所示，聲發(fā)射信號的頻率達(dá)到MHz級，屬于超聲波范圍（20kHz以上）。一、概述一、概述圖圖8-12第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器1.諧振式傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器諧振式高靈敏度傳感器是聲發(fā)射檢測中使用最多的一種。單端諧振式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，如上所示。單端諧振式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，如上所示。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳

8、感器與儀器 2.寬頻帶傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器傳感器的幅頻特性與壓電元件的厚度有關(guān)，它由多個不同厚度的壓電元件組成。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器 3.差動傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器差動傳感器由兩只正負(fù)極差接的壓電元件組成。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器 4.電容傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器電容傳感器是一種直流偏置的靜電式位移傳感器。 第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器 5.非接觸式光纖聲發(fā)射傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器目前常用的AE傳感

9、器大都采用：壓電陶瓷晶體(PZT)來實(shí)現(xiàn),利用PZT的壓電效應(yīng)把機(jī)械量變?yōu)殡娏亢筮M(jìn)行檢測。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器三、聲發(fā)射測量儀器三、聲發(fā)射測量儀器聲發(fā)射測量常用儀器如圖8-14所示，包括以下幾個部分。圖圖8-14第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器1 、傳感器2、前置放大器3、主放大器4、門檻值檢測器5、振鈴計數(shù)器6、事件計數(shù)器7、能量處理器8、振幅分析器9、頻率分析器三、聲發(fā)射測量儀器三、聲發(fā)射測量儀器第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器1 、滾動軸承聲發(fā)射信號機(jī)理滾動軸承的疲勞故障：是由于經(jīng)常受到交變載荷作用

10、，使軸承金屬件內(nèi)部產(chǎn)生位錯運(yùn)動和塑性變形。四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用正常軸承的時域波形示意圖如上所示。正常軸承的時域波形示意圖如上所示。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器1 、滾動軸承聲發(fā)射信號機(jī)理四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用故障軸承的時域波形示意圖如上所示。故障軸承的時域波形示意圖如上所示。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器2 、檢測裝置的設(shè)計四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用為了便于操作和測量

11、，將軸承監(jiān)測儀安裝在軸承的端蓋上。用磁鐵將傳感器吸附在螺釘釘頭上，傳感器與螺釘頭中間用黃油保證密封。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器2 、檢測裝置的設(shè)計四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用測量時，用液壓千斤頂將貨車支起，用手或小型工具轉(zhuǎn)動軸承進(jìn)行檢測，如圖8-17所示。圖圖8-17第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器3 、檢測儀的工作原理四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用聲發(fā)射信號處理流程和檢測的工作原理如圖8-18所示。圖圖8-18第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器聲發(fā)射測量傳感器與儀器4 、實(shí)驗(yàn)分析四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用從圖8-19、圖8-20中可以看到：故障軸承與正常