机械工程测试技术基础(机工社-熊诗波、黄长艺) (1)

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1、第一节概述第三节声强测量与噪声源辨识第四节声发射测量传感器与仪器第二节声测量传感器与仪器2第一节概述声音是人们日常生活中很熟悉的客观物理现象。声音不仅可以在空气中传播，也可以在固体和也液体中传播。声学测量对于低噪声机器和设备的开发、振动问题的诊断以及声音记录与复现设备的设计与实验是非常重要的。3第一节概述一、声与声场换通常把频率范围：在20~20000Hz之间能引起人类听觉的声音称为音频声。频率高于20000Hz的声振称为超声；低于20Hz的振动称为次声。声音传播的条件是：有作机械振动的物体—声源；有能传播机械振动的介质。4第一节概述二、工程声

2、学测量的有关概念1.声音的波长、频率和声速声源完成一周的振动，声波所传播的距离，称为声波的波长。或者是具有相同运动状态的两相邻空气层之间的距离，称为声波的波长。频率是每秒振动的次数。　　声音传播的速度随温度的升高而增大。5第一节概述二、工程声学测量的有关概念2.声压存在声波时，某一点上气压和平均气压的瞬时差称为声压。6第一节概述二、工程声学测量的有关概念3.声压级一个正常听觉的人，能够忍受最大的声压与能把辨别的最轻声压之比约为87：1，如上图所示。7第一节概述二、工程声学测量的有关概念4.功率、强度和功率级声音的大小可用功率来表示其能量，常

3、用单位；是瓦特。当声音从一个理想点源向外传播时，它将不断地扩展到越来越大的空间。在任何位置上的声强用“瓦特每单位面积”来表示。球面波的声功率和声强之间的关系，如上所示。8第一节概述二、工程声学测量的有关概念5.声压级的合成当两个纯音同一时间发生时：其合成效应取决于接受器处的声压幅值、频率和相位。从两个噪声级查总声压的附加值，如上所示。9第一节概述二、工程声学测量的有关概念6.响度和响度级人耳对声音的主观感觉与客观量度不一样。响度级与响度的关系如上所示。10第二节声测量传感器与仪器一、麦克风1.电容器式电容式麦克风是声测量中最常用的一种仪器。电容

4、式麦克风结构如图8-7所示。图8-711第二节声测量传感器与仪器一、麦克风2.压电晶体式压电晶体式麦克风使用压电类元件，一般通过弯曲作用来激活。12第二节声测量传感器与仪器一、麦克风3.电动力式电动力式麦克风应用的是磁场中运动导体的原理。有动圈式和带式两种不同结构。电动力式麦克风结构示意图如图8-8所示。图8-813第二节声测量传感器与仪器一、麦克风4.炭精式炭精式麦克风的二次传感器由一小盒碳粒组成。该碳粒的电阻随着膜片所感应到的声压而变化。14第二节声测量传感器与仪器二、声级计4.炭精式声级计是噪声测量中最常用的便携式测量仪器。该测量系统由大

5、量的互连部件组成。15第二节声测量传感器与仪器二、声级计4.炭精式图8-9a的计权网络是对三种不同声响度级人耳响应相近似而设计的电子滤波器，因此仪器的读数将反映所感觉的响度。图8-916第二节声测量传感器与仪器二、声级计4.炭精式通常为三种滤波器，它们是A（40phon）、B（70phon）和C（100phon）。利用A、B、C三种声级的读数和图8-10的特性曲线可以粗略估计噪声的频率特性。17第三节声强测量与噪声源辨识声强用双麦克风方法测定，这两个麦克风面对面放置，并且用一个隔离器隔开距离Δr如图8-11a所示。图8-11b示出生强测量系统的

6、方向特性。图8-1118第四节声发射测量传感器与仪器材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象：称为声发射（AE:AcousticEmission）。一、概述19第四节声发射测量传感器与仪器AE含有声音的意思，如图8-12所示，声发射信号的频率达到MHz级，属于超声波范围（20kHz以上）。一、概述图8-1220第四节声发射测量传感器与仪器1.谐振式传感器二、声发射测量传感器谐振式高灵敏度传感器是声发射检测中使用最多的一种。单端谐振式传感器结构简单，如上所示。21第四节声发射测量传感器与仪器2.宽频带传感器二、声发射测量传感器传感器的幅频特性

7、与压电元件的厚度有关，它由多个不同厚度的压电元件组成。22第四节声发射测量传感器与仪器3.差动传感器二、声发射测量传感器差动传感器由两只正负极差接的压电元件组成。23第四节声发射测量传感器与仪器4.电容传感器二、声发射测量传感器电容传感器是一种直流偏置的静电式位移传感器。24第四节声发射测量传感器与仪器5.非接触式光纤声发射传感器二、声发射测量传感器目前常用的AE传感器大都采用：压电陶瓷晶体(PZT)来实现,利用PZT的压电效应把机械量变为电量后进行检测。25第四节声发射测量传感器与仪器三、声发射测量仪器声发射测量常用仪器如图8-14所示，包括

8、以下几个部分。图8-1426第四节声发射测量传感器与仪器1、传感器2、前置放大器3、主放大器4、门槛值检测器5、振铃计数器6、事件计数器7、能量处理器