Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

otd

.pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
9.99 Mб
Скачать

- коэффициент затухания, м-1 (определяется длиной пути, на котором амплитуда плоской волны уменьшается в е раз).

П Р ,

(7.6)

П – коэффициент поглощения;

Р – коэффициент рассеяния.

При поглощении звуковая энергия превращается в тепловую, а при рассеянии уходит из направленно распространяющейся волны в результате отражения от неоднородности среды (от дефекта, трещины).

Известен метод автоматического обнаружения трещин в дисках цельнокатаных колес вагонов в проходящем поезде путем простукивания диска колеса специальным автоматическим устройством и анализа частоты звука, воспринимаемого микрофоном. Известны также разработки специального молотка, имеющего датчик и анализатор звуковых колебаний, при простукивании колеса или другого объекта таким молотком в случае наличия дефекта появляются световой и звуковой сигнал тревоги.

Технические средства комплекса:

1 - молоток со встроенным датчиком

2 - акселерометр

3 - блок сбора информации

Ударные преобразователи:

а) - с микрофонным приемником, б) - с пьезоэлектрическим приемником;

1 - контролируемый объект, 2 - корпус преобразователя, 3 - электромагнит, 4 - подвижная система, 5 - микрофон, 6 - пьезоприемник.

Источником звука являются различные дефекты подшипников. Каждый элемент подшипника – внутреннее и наружное кольца, сепаратор, ролики имеет свою характерную частоту, которой соответствует возбуждаемая виброакустическая энергия. Частота может изменяться в зависимости от качества изготовления и наличия дефектов на элементах подшипника, которые являются источником активного излучения упругих волн. На этом принципе разработаны установки диагностирования подшипников в процессе промежуточной ревизии

Используется виброакустический способ, основанный на том, что неисправные детали подшипника в процессе его вращения под нагрузкой создают ударные импульсы (импульсы ударной силы). В результате возбуждаются упругие колебания корпуса буксы. Измеряют амплитуды виброускорений колебаний корпуса буксы с помощью пьезоэлектрических акселерометров (ускорениемеров) и сравнивают с заданным пороговым значением. Для сравнения используется число колебаний с ускорением, превысившим пороговое значение в течение заданного периода реализации.

Значительная виброакустическая энергия выделяется при взаимодействии с рельсом дефектов поверхности катания колеса. Известны технические решения по обнаружению дефектов колес рельсового подвижного состава по звуковым колебаниям с помощью анализа спектра сигналов от микрофона.

Источником звуковых колебаний являются места утечки сжатого воздуха. Известны специальные приборы на базе конденсаторного микрофона для поиска и определение мест утечек сжатого воздуха из поездной тормозной магистрали по шуму выходящего воздуха.

Ультразвуковой обнаружитель утечек газа ТЧ-209 предназначен для дистанционного обнаружения и определения местоположения объектов, излучающих ультразвук — течей в системах с избыточным давлением (воздушной тормозной системы поезда).

Прибор представляет собой микрофон с узкой (10°) диаграммой направленности.

При обнаружении источника ультразвука срабатывают световой и звуковой индикаторы. Луч лазера, встроенного в микрофон, помогает точно определять местоположение источника ультразвука.

Акустическое давление (Па) или изменение давления относительно среднего значения давления в среде равно

p c v ,

- плотность среды; с – скорость распространения акустических волн;

v – скорость колебательного движения частиц среды;

v

u

t

 

(7.7)

(7.8)

u – смещение частиц среды в процессе колебательного движения. Упругие волны распространяются в окружающую среду в виде

акустической энергии и могут восприниматься различными приемниками звуковых сигналов. Конструкции приемников звука различны для газов, жидкостей и твердых тел. При равной интенсивности излучения давление звука в воздухе на три порядка меньше, чем в жидкой или твердой среде.

Чем выше частота колебаний, тем больше затухание. В газах и жидкостях затухание определяется в основном поглощением, а коэффициент поглощения пропорционален квадрату частоты.

Устройство микрофонов: а - угольного; б - электромагнитного; в - электродинамического; г - ленточного; д - конденсаторного; е - пьезоэлектрического

Наиболее распространенные типы первичных преобразователей акустической энергии в электрическую представлены в таблице 7.2.

Акустические преобразователи (микрофоны) Таблица 7.2

 

Диаметр,

Частотный

Чувствительно

Тип преобразователя

мм

диапазон,

сть, мВ/Па

(микрофона)

 

Гц

 

 

Конденсаторный

3 – 25

0,01 -140 000

1 –

50

Электродинамический

30 – 40

30 – 20 000

2

 

Пьезоэлектрический

10 – 45

3 – 10 000

3

 

 

 

0,1 – 200 000

0,035

– 0,3

 

 

 

 

 

7.10. Ультразвуковая техника

Дефектоскопия

Назначение ультразвуковой дефектоскопии – выявление дефектов в изделиях (нарушений сплошности металла, в основном - трещин) с помощью ввода в изделие ультразвуковых волн и приема волн, прошедших через изделие. Ультразвуковые колебания материала изделия представляют упругие механические колебания частиц материала относительно положения равновесия, распространяющиеся в изделии. Ультразвуковой диапазон в дефектоскопии от 400 кГц до 15 МГц. Ультразвуковые волны не проходят через дефект и отражаются от него. Доля отраженной акустической энергии определяется различием акустических импедансов сред по разные стороны межфазной границы.

Акустический импеданс по аналогии с механическим импедансом – комплексное отношение силы, в данном случае - акустического давления р к мгновенному значению скорости колебательного движения частиц среды v. Из формулы (7.7) следует, что для плоской волны акустический импеданс Z равен произведению плотности среды, в которой распространяется звук, на скорость

звука в этой среде.

Z c

(7.9)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]