设备故障诊断 - 声诊断技术

声诊断技术是利用声学原理进行设备故障诊断的技术。声诊断技术包括声和噪声诊断、超声波诊断法和声发射诊断法。
   
声和噪声诊断法根据设备在运行中发出的声音和噪声来判断设备是否发生故障的技术叫做声和噪声诊断技术。声音诊断用的传感器是送话器和传声器，它们把声音信号送到放大器后直接读数或进行信号处理，也可以先记录到磁带上然后再行处理。

对于声和噪声的信号处理所用分析工具一般是频谱分析、倒频谱分析、频率分析和倒频率分析，根据这些分析的图形进行设备故障的诊断，在设备工作中对于设备工程结合机械零部件的损伤常采用敲击的方法进行声诊断从而得出对设备故障的判断。
   
超声波诊断法

超声波诊断是属于无损检测的一种重要方法，在设备诊断技术中发挥重要作用。它是通过超声波发生器的发射与接收来判断设备零部件缺陷的。

超声波诊断有这样三种方法：

①回波脉冲法，即用同一个探头发射同时接收反射回来的超声波的方法。
②穿透传输法，即用一个探头发射超声波，用另一个探头接收超声波。
③共振测量法，即利用超声波共振来判断被测物体的厚度，其公式是

   
超声波诊断主要用来监测金属压力容器和管道的腐蚀、壁厚、金属材料及零部件的内部缺陷与裂纹，铸件、锻件和焊件的内部缺陷等等，这种诊断方法是十分有效和可靠的。
   
声发射诊断法，传统的声发射诊断是通过诊听设备内部发出的声音来判断设备运行状况正常与否的诊断技术。它使用的诊断工具十分简单，它只用一把较大的螺丝刀或一根木棒放在设备的某个部位，另一头用手支承在耳朵部位这样就可通过对设备运转发生的声音信号传人耳内，根据工作者的经验来判断声音信号的特征与正常声音信号进行经验比较，从而得出是否发生故障的判断结论。这一传统方法在多年的工作中使人们积累了丰富的经验，有效地防止了设备故障的发生。

但这种方法毕竟有很大的局限性，对简单机械设备诊断有效，而对复杂的诊断就很困难了，当然这也代表了当时生产力发展水平。随着科学技术的发展，尤其是微计算技术和传感等的技术的快速发展，在机械设备大型化、复杂化、自动化的同时，设备诊断技术的智能化也有了突飞猛进的发展，就声发射诊断技术的发展就是突出的一例。

声发射，就是材料在变形时迅速释放能量所发出的声音。比如，我们日常能感觉到的木料在超负荷的作用下接近断裂时发出的嘎嘎声便是。但是，多种其它材料在变形时产生的声发射是人的耳朵不能听到的，当能听到结构的声发射时，可能问题就严重的多了。

所以，应用声发射诊断技术，将传感放置被测设备部位的表面上，测得零部件变形时发出的声发射信号，并对信号进行放大处理，从而达到对设备进行监测和控制的目的。
   
声发射诊断技术所用的传感器是有多种多样的，其中最常用的一种是压电传感器。如果把压电传感器比作“耳朵”，那么，它的“耳膜”就是压电晶体了。当压电晶体受到声压作用时，立即产生出与声幅成比例的电压。压电传感器所能产生的直流电压约为20mV/gf，它能对几赫兹到几十万赫兹的频率产生反应。

传感器一般装在一个金属壳内，底部是一层陶瓷薄膜，声压经由陶瓷薄膜通过传导胶体传到晶体上，晶体产生出的与声幅成比例的电压汇集到黄铜片上向外输出。传感器有一平坦的表面，在它和被测结构之间应用媒介液或耦合剂作为介质。采用这种可测出设备发出的极其微弱的声波。

微弱的声波所产生的压力往往小于百万分之一大气压。因此，要能够对数据信号进行有效的分析，就需要将传感器输出的信号放大十几万倍，这些以目前技术条件是可以做到的。

传感器的输出电压同一定频率的振幅变化成线性关系。但是，传感器的输出又随不同的频率而变，亦即在晶体的谐振频率之下，传感器具有最大的功率输出和最高的灵敏度。因此，当用它来监测某种特定频率的声发射时，应选用谐振频率与此相应的传感器。

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