機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)(第八章 機(jī)工社-熊詩(shī)波、黃長(zhǎng)藝)_(1)

1、第一節(jié) 概述 第三節(jié) 聲強(qiáng)測(cè)量與噪聲源辨識(shí) 第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器 第二節(jié) 聲測(cè)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^(guān)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(cè)量對(duì)于低噪聲機(jī)器和設(shè)備的開(kāi)發(fā)、振動(dòng)問(wèn)題的診斷以及聲音記錄與復(fù)現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)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(chǎng)換一、聲與聲場(chǎng)換通常把頻率范圍：在2020000Hz之間能引起人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的聲音稱(chēng)為音頻聲。頻率高于20000Hz的聲振稱(chēng)為超聲；低于20Hz的振動(dòng)稱(chēng)為次聲。聲音傳播的條件是：有作機(jī)械振動(dòng)的物體聲源；有能傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、

2、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念1.聲音的波長(zhǎng)、頻率和聲速聲源完成一周的振動(dòng)，聲波所傳播的距離，稱(chēng)為聲波的波長(zhǎng)?；蛘呤蔷哂邢嗤\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的兩相鄰空氣層之間的距離，稱(chēng)為聲波的波長(zhǎng)。 頻率是每秒振動(dòng)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(cè)量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念2.聲壓存在聲波時(shí)，某一點(diǎn)上氣壓和平均氣壓的瞬時(shí)差稱(chēng)為聲壓。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念3.聲壓級(jí)一個(gè)正常聽(tīng)覺(jué)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(gè)正常聽(tīng)覺(jué)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(cè)量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念4.功率、強(qiáng)度和功率級(jí) 聲音的大小可用功率來(lái)表示其能量，常用單位；是瓦特。當(dāng)聲音從一個(gè)理想點(diǎn)源向外傳播時(shí)，它將不斷地?cái)U(kuò)展到越來(lái)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(lái)表示。球面波的聲功率和聲強(qiáng)之間的關(guān)系，如上來(lái)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(cè)量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念5.聲壓級(jí)的合成當(dāng)兩個(gè)純音同一時(shí)間發(fā)生時(shí)：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(gè)噪聲級(jí)查總聲壓

4、的附加值，如上所示。從兩個(gè)噪聲級(jí)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(cè)量的有關(guān)概念二、工程聲學(xué)測(cè)量的有關(guān)概念6.響度和響度級(jí) 人耳對(duì)聲音的主觀(guān)感覺(jué)與客觀(guān)量度不一樣。響度級(jí)與響度的關(guān)系如上所示。響度級(jí)與響度的關(guān)系如上所示。第二節(jié)第二節(jié) 聲測(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)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(cè)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(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)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(lèi)元件，一般通過(guò)彎曲作用來(lái)激活。第二節(jié)第二節(jié) 聲測(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)量傳感器與儀器

5、一、麥克風(fēng)一、麥克風(fēng)3.電動(dòng)力式電動(dòng)力式麥克風(fēng)應(yīng)用的是磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的原理。有動(dòng)圈式和帶式兩種不同結(jié)構(gòu)。電動(dòng)力式麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖電動(dòng)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(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)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(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)量傳感器與儀器二、聲級(jí)計(jì)二、聲級(jí)計(jì)4.炭精式聲級(jí)計(jì)是噪聲測(cè)量中最常用的便攜式測(cè)量?jī)x器。該測(cè)量系統(tǒng)由大量的互連部件組成。第二節(jié)第二節(jié) 聲測(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)量傳感器與儀器二、聲級(jí)計(jì)二、聲級(jí)計(jì)4.炭精式圖8-9a的計(jì)

6、權(quán)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)三種不同聲響度級(jí)人耳響應(yīng)相近似而設(shè)計(jì)的電子濾波器，因此儀器的讀數(shù)將反映所感覺(jué)的響度。圖圖8-9第二節(jié)第二節(jié) 聲測(cè)量傳感器與儀器聲測(cè)量傳感器與儀器二、聲級(jí)計(jì)二、聲級(jí)計(jì)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(jí)的讀數(shù)和圖8-10的特性曲線(xiàn)可以粗略估計(jì)噪聲的頻率特性。第三節(jié)第三節(jié) 聲強(qiáng)測(cè)量與噪聲源辨識(shí)聲強(qiáng)測(cè)量與噪聲源辨識(shí)聲強(qiáng)用雙麥克風(fēng)方法測(cè)定，這兩個(gè)麥克風(fēng)面對(duì)面放置，并且用一個(gè)隔離器隔開(kāi)距離r如圖8-11a所示。圖8-11b示出生強(qiáng)測(cè)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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)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(chēng)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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)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(hào)的頻率達(dá)到MHz級(jí)，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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器1.諧振式傳感器二、聲發(fā)射測(cè)量傳感器二、聲發(fā)射測(cè)量傳感器諧振式高靈敏度傳感器是聲發(fā)射檢測(cè)中使用最多的一種。單端諧振式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如上所示。單端諧振式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如上所示。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳

8、感器與儀器 2.寬頻帶傳感器二、聲發(fā)射測(cè)量傳感器二、聲發(fā)射測(cè)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(gè)不同厚度的壓電元件組成。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器 3.差動(dòng)傳感器二、聲發(fā)射測(cè)量傳感器二、聲發(fā)射測(cè)量傳感器差動(dòng)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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器 4.電容傳感器二、聲發(fā)射測(cè)量傳感器二、聲發(fā)射測(cè)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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)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(cè)量傳感器二、聲發(fā)射測(cè)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(lái)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(cè)。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器三、聲發(fā)射測(cè)量?jī)x器三、聲發(fā)射測(cè)量?jī)x器聲發(fā)射測(cè)量常用儀器如圖8-14所示，包括以下幾個(gè)部分。圖圖8-14第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器1 、傳感器2、前置放大器3、主放大器4、門(mén)檻值檢測(cè)器5、振鈴計(jì)數(shù)器6、事件計(jì)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(cè)量?jī)x器三、聲發(fā)射測(cè)量?jī)x器第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器1 、滾動(dòng)軸承聲發(fā)射信號(hào)機(jī)理滾動(dòng)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(cuò)運(yùn)動(dòng)和塑性變形。四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用正常軸承的時(shí)域波形示意圖如上所示。正常軸承的時(shí)域波形示意圖如上所示。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器1 、滾動(dòng)軸承聲發(fā)射信號(hào)機(jī)理四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用故障軸承的時(shí)域波形示意圖如上所示。故障軸承的時(shí)域波形示意圖如上所示。第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器2 、檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用為了便于操作和測(cè)量

11、，將軸承監(jiān)測(cè)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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器2 、檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用測(cè)量時(shí)，用液壓千斤頂將貨車(chē)支起，用手或小型工具轉(zhuǎn)動(dòng)軸承進(jìn)行檢測(cè)，如圖8-17所示。圖圖8-17第四節(jié)第四節(jié) 聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)量傳感器與儀器3 、檢測(cè)儀的工作原理四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用聲發(fā)射信號(hào)處理流程和檢測(cè)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(cè)量傳感器與儀器聲發(fā)射測(cè)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(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動(dòng)軸承狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用從圖8-19、圖8-20中可以看到：故障軸承與正常