《液压与液力传动》教案

1、冶金机械设备维修教案学习情景1：设备状态检测与故障诊断授课日期授课时数2授课形式头脑风暴法模块四噪声监测与诊断教学目的1、理解噪声测量机理。2、掌握噪声诊断技术及应用。3、训练学生处理实际设备诊断能力。4、培养团队意识、职业责任感及自学能力。教学重点、难点重点：噪声测量机理难点：噪声监测与诊断的实际运用课外作业阅读专业杂志及书籍，多参加实际锻炼课后体会讲授方法得当，层次分明，重点突出，启发思维，互动良好授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其它教学手段时间分配课程介绍、学习要求： 噪声监测与诊断是常用的故障诊断技术之一。通过学习，训练学生针对冶金机电设备的常用零件进行噪声监测，能合理确定诊断策略，

2、选取恰当的诊断方法，并能熟练使用各种常见检测仪器。总结1、讲解了噪声测量基础知识。2、电动机噪声监测的实例。布置作业1、 噪声监测原理及方法。演示文档（PPT）、机电设备载体、各类维修技术工器具和材料、技术资料引题5分钟；授课40分钟；实训30分钟；总结5分钟噪声监测与诊断 利用声响判断物品的质量是人们常用的简易方法。例如，维修人员用听棒检查轴承的运行状态，铁路工人用手锤检验车架以判断其故障等，这些都是敲击声检测法。在检测蜂窝结构与复合材料缺陷时，也常采用这种方法。这些简单的方法沿用至今，仍只是一种定性的故障检测手段，需依赖于人的经验和技巧，而现代的声诊断技术已有了很大的发展。一、 噪声测量声

3、音的主要特征量是声压、声强、频率，质点振速和声功率等，其中声压和声强是两个主要参数，也是测量的主要对象。噪声测量系统有传声器、放大器、记录器和分析装置等。传声器的作用是将声压信号转换为电压信号，测量中常用电容传声器或压电陶瓷传声器。由于传声器的输出阻抗很高，所以需加前置放大器进行阻抗变换。在两放大器之间通常还插入带通滤波器和计权网络，前者能够截取某频带信号，对噪声进行频谱分析；后者则可以获得不同的计权声级。输出放大器的输出信号必须经检波电路和显示装置，以读出总声级，A、B、C、D计权声级计或各频带声级。1、噪声测量用的传声器传声器包括两部分，一是将声能转换成机械能的声接收器。声接收器具有力学振

4、动系统，如振膜。传声器置于声场中，声膜在声的作用下产生受迫振动。二是将机械能转换成电能的机电转换器。传声器依靠这两部分，可以把声压的输入信号转换成电能输出。传声器的主要技术指标包括灵敏度（灵敏度级）、频率特性、噪声级及其指向特性等。传声器按机械能转换成电能的方式不同，分为电容式传声器（其结构如图41所示）、压电式传声器（其结构如图42所示）和驻极体式传声器。电容式传声器一般配有精密声级计。另外，传声器按膜片受力方式不同可分为压强式、压差式和压强压差复合式等类型。其中压强式用的最多。 图4-1 电容式传声器结构简图 图4-2 压电式传声器结构简图 1绝缘体 2壳体 3静压力 1金属薄膜 2后极板

5、 3压电晶体 平衡孔 4后极板 5膜片 4压力平衡毛细管 5输出端2、声级计噪声测量主要是测量声压级。声级计是噪声测量中最常用、最简单的测试仪器，声级计由传感器、放大器、衰减器计权网络、均方根检波电路和电表组成。如图4-3 所示为其工作原理方框图。声压信号输入传声器后，被转换为电信号。当信号微小时，经过放大器放大；若信号较大时，则对信号加以衰减。输出衰减器和输出放大其的作用与输入衰减器和输入放大器相同，都是将信号衰减或放大。为提高信噪比，保持小的失真度和大的动态范围，将衰减器和放大器分成两组，输入/出衰减器和输入/出放大器，并将输出衰减器再分成两部分，以便匹配。为使所接受的声音按不同频率分别有

6、不同程度的衰减，在声级计中相应地设置了3个计权网络。通过计权网络可直接读出声级数值。经最后的输出放大器放大的信号输入到检波器中检波，并由表头以分贝指示出有效值。 图4-3 声级计工作原理3、声强测量声强测量具有许多优点，用它可判断噪声源的位置，求出噪声发射功率，可以不需要在声室、混响室等特殊声学环境中进行。声强测量仪由声强探头、分析处理仪器及显示仪器等部分组成。声强探头由两个传声器组成，具有明显的指向特性。声强测量仪可以在现场条件下进行声学测量和寻找声源，具有较高的使用价值。 4、声功率测量单位时间内声源向周围发出的总能量称之为声功率，它与声强成反比。由声功率的定义可知，当声源被测量表面包围时

7、，声源声功率等于包围声源的面积乘以通过此表面的声强通量。因此，可以用测量声强的方法计算声源声功率。当声源放在某封闭测量表面以外时，通过此封闭表面的净声强通量等于零。所以，凡是在封闭测量表面以外的声源，对封闭表面内声源的声功率没有影响。用声强测声源声功率的精度能满足要求，但频率要在探头所推荐的使用范围内。二、噪声源与故障源识别在设备状态监测和故障诊断中，听到的声音一般为噪声，噪声有两类：一类是指一些不规则的、间歇的或随机的声波；另一类是指不希望有的扰动或干扰声音，有时也包括那些在有用频带内任何不需要的干扰。在人们所处的某一环境中所有噪声的总和称为环境噪声。当观测研究某声源时，凡与该声源信号存在与

8、否无关的一切干扰，统称为背景噪声。噪声识别的方法很多，利用声音和噪声的测量与分析进行机器设备监测及诊断的主要方法有下列几种：1、通过简易诊断技术的评估法这种方法可以通过人的听觉系统主观判断噪声源的频率和位置，估计机器运行是否正常；或者借助于传声器、放大器、声级计对机器进行近场扫描测量和表面振速分析，以寻找机器的噪声源和主要发声部位。这种方法可用于机器运行状态的一般识别和精密诊断的粗定位。它的不足之处在于鉴别能力因人而异，需要有较丰富的经验，也无法对噪声源作定量的量度。2、表面振速测量法对于无衰减平面余弦行波来说，从表面质点的振动速度可以得到一定面积的振动表面辐射的声功率。为了对辐射表面采取有效

9、的降噪措施，需要知道辐射表面上各点辐射声能的情况，以便确定主要辐射点，采取针对性的措施。这时可以将振动表面分割成许多小块，测出表面各点的振动速度，然后画出等振速线图，从而可形象地表达出声辐射表面各点辐射声能的情况以及最强的辐射点。3、频谱分析法与振动诊断方法一样，频谱分析是识别声源的重要方法，特别是对噪声频谱的结构和峰值进行分析，可求得峰值及对应的特征频率，进而寻找发生故障的零件、部件及故障原因。对于往复机械或旋转机械，一般都可以在它们的噪声频谱信号中找到与转速和系统结构特性有关的基波和谐波峰值及其频率值，以识别主要噪声源。当峰值频率为好几个零件、部件共有时，就要结合其他方法，才能识别和区别研

10、究哪个零件、部件是主要噪声源。4、声强法近年来用声强来识别噪声源的研究发展很快，这是因为声强探头具有明显的指向特性。声强法测量对声学环境没有特殊要求，并可在现场作近场测量，既方便又迅速，可以为维修管理和改进机器设计提供详细而有用的信息。三、噪声监测与诊断实例电动机噪声监测：某大型感应电动机的噪声比出厂初期增大了，用一般声级计也可以测声压级，但无法查明其原因，而用对噪声信号进行功率谱分析可明确噪声增加的原因和故障部位。图4-4为噪声测量分析简图。 图4-4 电动机噪声测量分析系统 图4-5 功率谱图1ch：声级计；2ch：NP-300型加速度传感器；电动机转速：512转/min；电源频率：600HZ。图4-5是功率谱分析的结果：图上半部分为结构振动信号x1(t)的功率谱S1（f）；图下半部分为电动机噪声信号x2(t)的功率谱S2（f）。观测噪声信号功率谱图，有三个明显的峰值，这三个分量分别为120Hz、490Hz和1370Hz，其中120Hz正好是电源频率60Hz的二倍，显然