1.Физические основы виброакустических измерений.

Значение виброакустических измерений с развитием технического прогресса повышается, т.к. присутствие и распространение вибрации и звука (колебательных процессов) в природе, науке и технике имеет всеобщий характер. Роль колебательных процессов для человека относительна, поскольку они могут быть как полезными, так и вредными. Широко известно полезное use вибраций: вибромолоты, вибронасосы и т.п.

Отрицательные свойства вибраций и АК: - усталостные разрушения материалов из-за длительного воздействием вибраций на конструкцию машин; - чрезмерное воздействие АК воздушной среды на органы слуха человека могут привести к ухудшению слуха.

Вибрация – движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений скалярных величин. Звук – упругие волны, колебательные дв-ия частиц в упругой среде, вызванные к-л источником.

Т.е. вибрации и звук – часть широкого спектра колебаний, т.е. повторяемости во времени к-л ФВ. Физ-ая природа колебаний: мех-ая, ЭМ, атомно-молекулярная, акустическая.

Для этих колебаний характерны общие параметры: А, начальная фаза колебаний φ, Т.

Вибрации в машиностроительных конструкциях делят на: причинно обусловленные и случайные. Причинно обусловленные подразделяют на: -периодические (представляют собой суммарный спектр гармонических колебаний с взаимозависимыми частотами);

-Непериодические вибрации (делят на почти периодические - Колебания (вибрация), при которых каждое значение колеблющейся величины почти повторяется через некоторые постоянные интервалы времени и переходные (Процесс перехода от установившихся колебании (вибрации) к другим установившимся колебаниям (вибрации))).

Случайные вибрационные процессы подразделяют на стационарные и нестационарные. Стационарные процессы р/ют на основе теории вероятности и мат.статистики.

К измеряемым параметрам периодических линейных вибраций относят: перемещение точки, скорость точки, ускорение точки, резкость. Силу и мощность колебания.

Общими параметрами разных видов вибрации яв-ся фаза колебания, частота колебаний и коэффициент нелинейных искажений колебаний.

Мех. импеданс - отношение А гармонической вынуждающей силы к комплексной амплитуде скорости при гармонической вынужденной вибрации линейной системы.

При измерении акустических колебаний применяют те же единицы, что и при измерении вибраций. Основные величины, которые используют при измерениях – звуковое давление, интенсивность, мощность звука и коэффициент направленности звука.

Звук. давление: , р – зн-е звук. давления, Т – время интегрирования

Интенсивность звука, Вт/м2: I= W/ (tS), W – звуковая энергия, т – время, С – площадь.

Уровень мощности звука: ,W – определяемая мощность машины, W0 – опорная акустическая мощность.

Единицей измерения параметров звуковых колебаний яв-ся децибел. Бел – логарифм отношения звукового давления.

2.Виды и методы измерений

Классификация типов измерений:

Операции:1.воспроизведение,2.сравнение,3.измерительное преобразование,4.масштабирование.

Виды измерений:1)Воспроизведение величины заданного размера-операция создания выходного сигнала с заданным размеров инфермативного пар-ра, т.е. величину линейного размера.2)Измерит. преобразование-операция преобраз-ия входного сигнала в выходной,реализуемая измерит.преобразователем.3)Масштабирование-создание выходного сигнала однородного с входным,размер информативного пар-ра которого пропорционален в n раз размеру информ-ого пар-ра выходного сигнала.

Классификация:

Признак классификации	Тип измерений
1)по точности	а) равноточные(ряд измерений, выполнен. одноименными по точности СИ в одних и тех же условиях) б) неравноточные(разн. по точности СИ) Оценка ранотоности и неравноточности, равнорассеянности и неравнорас-и зависит от выбранной предельной меры ,различн. погрешности или их случ. составляющих, конкретное знач. которой опр-ют в зависимости от задачи измерения.
2) по числу наблюдений	г) однократные(изм-е 1раз) д) многократные(ряд однородных измерений ФВ того же размера. Их производят для страховки от грубой погрешности или для последую-й матем.обработки. Их назыв. измерениями с многократными наблюдениями)
3)по отношению к изменению измеряемой величины	е) статические(значен.ФВ неизменно на протяж.времени измерения) ж) динамические(измерение изменчивой ФВ)
4)по способу получения измерит. информации	з) прямые (измерения, при которых искомое знач.ФВ получают непосредственно из опытных данных. и)косвенные (опред-е искомого знач.ФВ на основании результатов прямых измерений других ФВ,функционально связанных с искомой ФВ.При этом числовое знач. находится расчетным путем) к) совокупные(проводимые одновременно нескольких одноим-ых величин, при которых искомое знач. ФВ опре-ют путем решения сис-ы ур-ний,получ. при измерениях этих величин в различных сочетаниях. Для опр-я знач. искомых величин число ур-ний должно быть не меньше их кол-ва) л)совместные (провод. одновременно 2х или нескольких однои-ых величин для опред-я зависимости между ними.
5) по выражению результата измерения	м)абс(измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и использовании знач.физических констант) н)относ-е(измеряется отношение величины к одноименной велечине,играющей роль единицы)
6) по метрологич. назначению	о) технические (выполняют с заранее установленной точностью.Их погрешность не должна превышать ранее заданного значения. п) метрологические (выполняют с максимально достижимой точностью, добиваясь минимальной погрешности.

Методы. По признакам:

1)по физическому принципу, положенному в основу измерений: механические, электрические, магнитные, оптические и тд.

2)по степени взаимодействия СИ и объекта измерения: контактный и бесконтактный.

3)по режиму взаимодействия СИ и объекта измерения: а)статические,

б) динамические:1)непрерывные(при котором значение измеряемой ФВ фиксируется непрерывно) 2)дискретные(значение измеряемой ФВ фиксируется в отдельные моменты времени, разделенные временем измерения прибора. К таким измерениям отн-ся измерения величин с помощью аналоговых приборов)

4)по виду измерительных сигналов: аналоговые(А), цифровые(Ц)

5)по организации сравнения измеряемой величины с мерой: а)метод непосредственной оценки(при котором значение ФВ опре-ют непосредственно по СИ. Простой, точность низкая),

б)метод сравнения( в котором измеряемую ФВ сравнивают с величиной воспроизводимой меры. Сложный, высокая точность. Реализуется в нескольких разновидностях:

-дифференциальный и нулевой методы(отличаются друг от друга в зависимости от степени приближения размера воспроизводимого мерой к измеряемой велечине.Дифф-ый-при котором измеряемая ФВ сравнивается с однородной величиной, имеющей значение незначительно отличающееся от значения измеряемой ФВ и при котором измеряется разность между этими величинами.Нулевой метод-сравнение с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой ФВ и меры на прибор сравнения доводят до нуля.)

-метод совпадений(сравнение с мерой, в котором значение измеряемой ФВ оценивают, используя совпадение ее с величиной воспроизводимой мерой(фиксированной отметкой на шкале ФВ))

-измерений замещением и метод противопоставления(сравнение с мерой, в котором измеряемую ФВ замещают мерой с известным значением величины)

-метод измерения дополнений(метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой ФВ дополняется мерой этой же величины(на прибор сравнения воздействует их сумма, равная заранее заданному значению))