機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)_課件

1、第一節(jié) 概述 第三節(jié) 聲強測量與噪聲源辨識 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) 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)計與實驗是非常重要的。2第一節(jié) 概述一、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：有作機械振動的物體聲源；有能傳播機械振動的介質(zhì)。3第一節(jié) 概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念1.聲音的波長、頻

2、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\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。4第一節(jié) 概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念2.聲壓存在聲波時，某一點上氣壓和平均氣壓的瞬時差稱為聲壓。5第一節(jié) 概述二、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87：1，如上圖所示。6第一節(jié) 概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念4.功率、強度和功率級 聲音的大小可用功率來表示其能量，常用單位；是瓦特。當聲音從一個理想點源向外傳播時，它將不斷地擴展到越來越大的空間。在

3、任何位置上的聲強用“瓦特每單位面積”來表示。球面波的聲功率和聲強之間的關(guān)系，如上所示。7第一節(jié) 概述二、工程聲學(xué)測量的有關(guān)概念5.聲壓級的合成當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的附加值，如上所示。8第一節(jié) 概述二、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。9第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器一、麥克風1.電容器式電容式麥克風是聲測量中最常用的一種儀器。電容式麥克風結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。圖8-710第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器一、麥克風2.壓電晶體式壓電晶體式麥克風使用壓電類元件，一般

4、通過彎曲作用來激活。11第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器一、麥克風3.電動力式電動力式麥克風應(yīng)用的是磁場中運動導(dǎo)體的原理。有動圈式和帶式兩種不同結(jié)構(gòu)。電動力式麥克風結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-8所示。圖8-812第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器一、麥克風4.炭精式炭精式麥克風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。13第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器二、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。14第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器二、聲級計4.炭精式圖8-9a的計權(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

5、的響度。圖8-915第二節(jié) 聲測量傳感器與儀器二、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。16第三節(jié) 聲強測量與噪聲源辨識聲強用雙麥克風方法測定，這兩個麥克風面對面放置，并且用一個隔離器隔開距離r如圖8-11a所示。圖8-11b示出生強測量系統(tǒng)的方向特性。圖8-1117第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感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18第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器AE含有聲音

6、的意思，如圖8-12所示，聲發(fā)射信號的頻率達到MHz級，屬于超聲波范圍（20kHz以上）。一、概述圖8-1219第四節(jié) 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。20第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器 2.寬頻帶傳感器二、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。21第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器 3.差動傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器差動傳感器由兩只正負極差接的壓電元件組成。22第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器 4.電容傳感器二、聲發(fā)射測量傳感器電容傳感器是

7、一種直流偏置的靜電式位移傳感器。 23第四節(jié) 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)射測量傳感器目前常用的AE傳感器大都采用：壓電陶瓷晶體(PZT)來實現(xiàn),利用PZT的壓電效應(yīng)把機械量變?yōu)殡娏亢筮M行檢測。24第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器三、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8-1425第四節(jié) 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26第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器1 、滾動軸承聲發(fā)射信號機理滾動軸承的疲勞故障：

8、是由于經(jīng)常受到交變載荷作用，使軸承金屬件內(nèi)部產(chǎn)生位錯運動和塑性變形。四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用正常軸承的時域波形示意圖如上所示。27第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器1 、滾動軸承聲發(fā)射信號機理四、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。28第四節(jié) 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)用為了便于操作和測量，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。29第四節(jié) 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)動軸承進行檢測，如圖8-17所示。圖8-1730第四節(jié) 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8-1831第四節(jié) 聲發(fā)射測量傳感器與儀器4 、實驗分析四、聲發(fā)射技術(shù)在滾動軸承狀態(tài)檢測中的應(yīng)用從圖8-19、圖8-20中可以看到：故障軸承與正常軸承在時域上的信號有