.上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院；.上海理工大學(xué)

0 引言

電子機(jī)械故障聽診器（簡稱故障聽診器）是工廠開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)性維修的聲學(xué)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀器，可以快速掌握機(jī)器在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，確定其整體或局部工作正?；虍惓＃苊庥捎谠O(shè)備損壞而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)偏離其正常狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)性能降低和故障，如某些零件或部件損壞，致使拖動(dòng)功率降低；傳動(dòng)系統(tǒng)失去平衡、抖動(dòng)、噪聲增大；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作能力下降；燃料和潤滑劑消耗劇增等狀況，對(duì)工業(yè)企業(yè)正常運(yùn)作和安全生產(chǎn)構(gòu)成巨大隱患。

1 故障聽診器原理和組成

故障聽診器通常由探針、儀器、耳機(jī)三部分組成，該類儀器主要用于定性、定位檢查，通常無數(shù)值顯示。工作時(shí)，將探針尖端與機(jī)械設(shè)備外殼相接觸，檢查人員佩戴耳機(jī)監(jiān)聽，確定機(jī)械設(shè)備在工作過程中是否有刺耳或異常的聲音信號(hào)出現(xiàn)，從而快捷地確定機(jī)械工作狀態(tài)。

這類儀器的工作頻率范圍一般為100 Hz到10 kHz，而人耳聽閥的頻率范圍為20 Hz到20 kHz，故這類儀器的工作頻率范圍屬于人耳正常的聽力范圍。考慮到儀器運(yùn)轉(zhuǎn)聲音的大小不同，一般還設(shè)有輸出信號(hào)靈敏度調(diào)節(jié)功能，用于放大聲信號(hào)，便于檢查人員監(jiān)聽。

2 檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置

2.1 可測(cè)聽頻率范圍

將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)以數(shù)據(jù)線引出，數(shù)據(jù)線末端為鱷魚鉗，將其夾在故障聽診器的探針上。故障聽診器的接耳機(jī)端口引出輸出線，同時(shí)接到耳機(jī)和頻率計(jì)數(shù)器，如圖1所示。

圖1 可測(cè)聽頻率范圍測(cè)量示意圖

將信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)設(shè)置為正弦波信號(hào)，頻率為100 Hz。調(diào)節(jié)輸出電壓幅值，直至在耳機(jī)上能清晰地分辨出特征聲音信號(hào)（簡稱特征信號(hào)），記錄此時(shí)頻率計(jì)數(shù)器上的頻率示值，若電壓調(diào)整到故障聽診器最大可輸入電壓仍無法聽到聲音，說明故障聽診器在該頻率點(diǎn)無法工作。

保持信號(hào)發(fā)生器輸出電壓幅值不變，改變輸入信號(hào)頻率，以1/3倍頻程點(diǎn)從100 Hz開始直至10 000 Hz，記錄各個(gè)頻率點(diǎn)的頻率計(jì)數(shù)器頻率示值和耳機(jī)監(jiān)聽情況。

這樣檢查人員通過耳機(jī)監(jiān)聽可以直觀獲得故障聽診器的工作情況，通過比較信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率和頻率計(jì)數(shù)器的頻率示值，可以準(zhǔn)確確定故障聽診器的頻率測(cè)聽范圍。

2.2 靈敏度調(diào)節(jié)功能

測(cè)試設(shè)備連接參照?qǐng)D1，將頻率計(jì)數(shù)器替換為數(shù)字電壓表，將信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)設(shè)置為正弦波信號(hào)，頻率為1 000 Hz。調(diào)節(jié)靈敏度調(diào)節(jié)按鈕，觀察數(shù)字電壓表示值變化情況，確認(rèn)該功能情況。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)分析

選擇市場上常見的HLS10型機(jī)械故障聽診器進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 可測(cè)聽頻率范圍

表2 靈敏度調(diào)節(jié)功能

可見：1）對(duì)于“可測(cè)聽頻率范圍”項(xiàng)目，來自被測(cè)故障聽診器的輸出與檢測(cè)設(shè)備發(fā)出的參考信號(hào)吻合度很好，與檢測(cè)人員通過耳機(jī)的實(shí)際監(jiān)聽情況完全一致。在低頻率點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果吻合度不如高頻率點(diǎn)，也可以在耳機(jī)監(jiān)聽中得到確認(rèn)，主要是低頻時(shí)耳機(jī)內(nèi)的聲音較嘈雜，特征信號(hào)相對(duì)不明顯。2）被測(cè)故障聽診器的 “靈敏度調(diào)節(jié)功能”是連續(xù)的且無法準(zhǔn)確定位，這項(xiàng)功能主要是為了調(diào)節(jié)耳機(jī)中可聽聲的大小，因在實(shí)際工作中，周圍環(huán)境的噪聲大小不可控，故需調(diào)節(jié)靈敏度以達(dá)到放大或減小耳機(jī)中聲音，使之更清晰，此項(xiàng)測(cè)量結(jié)果主要為定性檢查，可見示值變化趨勢(shì)與靈敏度調(diào)節(jié)位置大小一致。

4 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可見本文采用的測(cè)試方法對(duì)故障聽診器的檢測(cè)完全適用，且用于檢測(cè)的設(shè)備都為常用儀器，易于實(shí)施，具有極強(qiáng)的可操作性。

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