Виброакустические измерения. Средства измерения вибраций и шумов. Датчики вибрации, страница 4

Для выделения из общей массы шумов и вибраций составляющих с определенной частотой в состав измерительной аппаратуры включают один или несколько фильтров. Фильтры нижних частот подавляют высокочастотные составляющие спектра вибрации или шума, фильтры верхних частот, наоборот, подавляют низкочастотные сигналы. Кроме этого для частотного анализа вибраций и шумов широко применяются наборы полосовых фильтров. Характеристика полосового фильтра показана на рисунке 4.6.

В системах измерения шума и вибраций принято использовать так называемые октавные  и третьоктавные фильтры. Полоса пропускания В таких фильтров определяется из условия:

,                                                  4.3

где     f₁ и f₂ – нижняя и верхняя границы полосы пропускания,

а = 1 для октавных фильтров и а = 1/3 для третьоктавных.

Центральная частота для полосовых фильтров определяется соотношением:

.                                               4.4

Установленные международными стандартами значения центральных частот для октавных и третьоктавных фильтров приведены в таблице 4.3, а в таблице 4.4 представлены характеристики фильтров, серийно выпускаемых фирмой «Брюль и Къер».

Таблица 4.3

Центральные частоты f0 октавных фильтров, Гц	16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000
Центральные частоты f0 третьоктавных фильтров, Гц	16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000; 12500; 16000; 20000

Таблица 4.4

Модель	Тип	Состав	Центральные Частоты	Габаритные размеры, мм	Масса, кг
1613	Набор  октавных	11 октавных фильтров	31,5 Гц; 31,5 кГц	155 х 120 х х 94	2,5
1614 (1615)	Набор октавных и третьоктавных	16 октавных и 50 третьоктавных фильтров	Октавные: 4 Гц – 125 кГц; третьоктавные: 2 Гц – 160 кГц	280 х 380 х х 200	13,5
1616	Набор третьоктавных	34 третьоктавных фильтра	20 Гц – 40 кГц	155 х 120 х х 94	1,9
1621	Перестраиваемый полосовой	Один полосовой фильтр	-	133 х 140 х х 200	2,2

Помимо рассмотренных элементов в схему измерителя вибраций и шумов могут включаться дополнительные цепи преобразования сигналов. Примером могут служить блоки экспоненциального усреднения с характеристиками «Импульс», «Быстро» и «Медленно», применяемые в шумомерах.

Таблица 4.5

Характеристика	Постоянная времени нарастания, мс	Время падения выходного сигнала на 10 дБ, сек
«Быстро»	125	0,5
«Медленно»	1000	3
«Импульс»	35	4-5

При включении характеристики «Медленно» происходит сглаживание показаний шумомера, что делает его пригодным для измерения стационарного шума машин. Характеристика «Быстро» применяется при измерении нестационарных шумов, а характеристика «Импульс» - при измерении коротких звуков (шум молота, штампа и т.п.).

Если при измерениях нет необходимости регистрировать мгновенные значении сигнала датчики вибрации или звукового давления, то в схему включают различные детекторы, с выхода которых на индикаторы поступают постоянные сигналы, соответствующие тому или иному параметру входного случайного процесса – амплитудному, среднеквадратическому значению и др. Так при измерении уровня звукового давления (см. формулу 4.1) применяют квадратичный детектор (цепь возведения в квадрат).

Таким образом, система измерений параметров шума может иметь вид, представленный на рисунке 4.7. Для обеспечения универсальности измерительной системы при ее использовании для определения параметров вибрации блок фильтров с характеристиками А, В и С имеет дополнительный канал передачи сигнала без внесения искажений. В таком случае, основным элементом, определяющим целевое назначение системы, будет являться первичный преобразователь. В следующих параграфах подробно будут рассмотрены различные первичные преобразователи, используемые для измерений вибрации и акустических шумов.