Виброакустическая аппаратура, как правило, универсальна: при условии ее оснащения преобразователями звукового давления и вибрации, а также шкалами, она позволяет измерять как шумовые, так и вибрационные характеристики. Универсальная аппаратура используется для контроля параметров при приемо-сдаточных испытаниях и в условиях эксплуатации. Для-исследовательских или мониторинговых целей используется аппаратура, предназначенная для анализа отдельно шумовых либо вибрационных параметров.
Аппаратура для измерения шумовых характеристик
Измерение уровня звука в дБА или уровня звукового давления в дБ осуществляется шумомерами. Воспринимаемое микрофоном звуковое давление преобразуется в шумомере в электрический сигнал, который после усиления подается через аттенъюато-ры на блок фильтров часютной коррекции.
Рис. 9. Блок-схема шумомера: 1 — микрофон; 2— усилитель; 3 — схемы частотной коррекции; 4 — внешние фильтры; 5 — среднеквадратичный детектор; 6 — запоминающее устройство; 7— выход; 8— аналоговый или цифровой измерительный прибор.
Вибропреобразователь (акселерометр) крепится в измерительных точках с помощью магнита, либо щупа; измерительная ось вибропреобразователя должна быть перпендикулярной содержащий стандартные схемы Л, В, С, D (рис. 9). Затем сигнал подается на индикатор (аналоговый или цифровой). Для выполнения спектрального анализа шума шумомеры либо оснащаются собственными полосовыми фильтрами, либо имеют возможность подключения внешних фильтров.
Характеристики шумомеров определены ГОСТ 17187-81, стандартами СЭВ 1351-78, МЭК R/179/1973 и МЭК-651.
В качестве приемника звука в шумомерах применяются конденсаторные микрофоны.
Для предотвращения влияния оператора на результаты измерений, микрофон часто подключают к шумомеру через удлинитель. Наличие удлинительного кабеля снижает чувствительность измерительного тракта. Поэтому между шумомером и микрофоном включается предусилитель заряда или напряжения. При использовании предусилителей заряда длина кабеля не сказывается на чувствительности измерительной системы.
Перед проведением и после акустических испытаний проводится калибровка измерительного тракта шумомера. Для этих целей применяется акустический калибратор — источник звука, создающий постоянное звуковое давление на фиксированной частоте. Например, акустический калибратор типа 4230(Б и К) создает УЗД, равный 94 дБ на частоте 1000 Гц.
Виброакустическая аппаратура оснащается источником собственного калибровочного сигнала, с помощью которого контролируется состояние аппаратуры без внешних устройств (микрофона и кабеля). Последние выпускаются с калибровочными данными, согласующимися с внутренним электрическим сигналом прибора. Поскольку микрофон является достаточно уязвимым звеном системы, предпочтение отдается калибровке всего измерительного тракта с помощью акустического калибратора.
Аппаратура для измерения вибрационных характеристик
Контроль вибрации осуществляется с помощью специализированных приборов — виброметров, сигнал на которые подается от вибропреобразователя — акселерометра, закрепленного на колеблющейся поверхности.
Используемые в качестве вибропреобразователей пьезоэлектрические акселерометры преобразуют ускорение колебания в электрический сигнал; отношение между этими двумя значениями представляет собой чувствительность акселерометра, выражающуюся через напряжение мВ/м • с-2 или через заряд пКл/м • с-2. Обычно акселерометры имеют нормализованную чувствительность, отрегулированную в процессе производства с допуском ±2 % на определенное значение, кратное 10. Применение нормализованных акселерометров облегчает калибровку измерительных трактов и позволяет эффективно работать в многоканальных системах. Частотная характеристика акселерометра линейна вплоть до его резонансной частоты, зависящей от массы акселерометра и способа его крепления. Например, для акселерометра массой 15 г верхняя граничная частота его рабочего диапазона составляет: при креплении на шпильке — 20 кГц, на магните — 2 кГц, на щупе — 1 кГц. Для того, чтобы устранить влияние акселерометра на колеблющийся объект, масса первого должна быть в 10 раз меньше, чем у объекта. Для устранения влияния длины провода, соединяющего прибор с преобразователем, аппаратура оснащается предусилителем заряда, согласующим сопротивление вход/выход.
Обычно используются преобразователи, измеряющие колебания объекта в направлении, перпендикулярном колеблющейся плоскости. Существуют трех-компонентные преобразователи, позволяющие измерять вибрацию в трех координатах.
Для калибровки измерительных трактов, включающих аппаратуру, кабель и преобразователь, используются вибрационные столы, генерирующие механические колебания на фиксированной или регулируемой частоте. В качестве примера, можно назвать калибратор типа 4291 (Дания, Брюль и Къер), создающий колебания с пиковым значением ускорения 10 м/с2 на частоте 79,6 Гц и предназначенный для калибровки акселерометров массой до 100 г.
