本发明属于精密测量仪器。 机器在运转的过程中,其齿轮箱会发出噪声。目前国内外对这种噪声音量的测量一般只能通过声级计测得分贝值,以表示噪声音量的大小。即以音量为尺度来衡量发声设备的噪声程度。但据分析,噪声中还包含多达十几种杂音,这些杂音影响着噪声音质的好坏和悦耳程度。噪声大、音质差,不悦耳的问题直接说明了齿轮箱的装配质量不高,并直接影响机器出厂和打入国际市场,一旦用于生产,则污染环境,影响工人身体健康。因此,国内外在机器出厂前不但要检验其噪声的音量,还要测试其中杂音的音质是否悦耳。而测试音质的方法,通常是凭有经验的检测人员用耳朵听,然后主观评定。如英国、日本、西德等国均采用这种听检的办法。这种测法显然是不科学的,因为它受人的听觉器官、思想情绪、责任心和工作背景的影响,既无客观标准,也不能定量地评定音质的好坏和悦耳程度。为了解决客观评定音质的问题,国内外作了一些努力。如北京第二机床厂和北京机床研究所在一九八五年采用了对杂音信号作时域分析的办法测定音质,已能大致定性地把杂音分为“好”、“较好”、“差”几个级别,但仍不能定量地测量和分析音质。又如日本国“昭56-168518发明专利”所述的“行星轮系传动中的太阳齿轮损伤检测方法”,它实际上是采用减速器原理,利用啮合信号寻找齿轮缺陷地检测方法,并不能对由于缺陷所引起的齿轮杂音进行定量评定。
本发明正是为了从根本上解决杂音音质的定量测量问题,从而能够实现客观、科学地评定噪声中杂音的音质。
本发明的要点在于它是由运算放大器、滤波器、A/D(模/数)转换器和运算部件组成的。运算放大器可采用集成电路运算放大器。滤波器可采用阻容耦合式的低通滤波器。A/D(模/数)转换器可采用集成电路的模/数转换器。运算部件可采用价格低廉的国产单板微型计算机。其中运算放大器、滤波器和A/D(模/数)转换器可集中装配在一块印刷电路板上,然后和单板微型计算机一起封装在一个小箱内。
本发明结构简单、合理,从而使整个仪器重量仅两公斤左右,体积只有普通晶体管收音机那么大。检测人员手提轻便,携带方便,使用简便。且造价低廉,仅数千元。由于采用了微型计算机进行运算和输出运算结果,所以能够定量地测出杂音的音质和悦耳程度。微型计算机不仅能够直接输出衡量杂音质量的指标“低频撞击杂音敏感度”(Susceptibieity of Low Frequency Knock,简称SLFK)的值,还能直接判断出某台机器是否合格,并打印出结果。本发明除了可以用于定量检测、判别机床齿轮箱的低频撞击噪声的好坏及音质的悦耳程度外,还可以用于一切有关声音质量的分析和检测场合。
附图1是本发明的总体构结构框图。其中1是运算放大器,2是滤波器,3是A/D(模/数)转换器,4是运算部件。
附图2是运算放大器的电路图。其中A1是集成电路运算放大器,C1是电容器,R1和R2是电阻,K1是扳键开关。A1、C1、R1和R2共同组成一个同相放大器,以便对信号进行前置放大。
附图3是滤波器的电原理图。其中A2、A3、A4和A5为集成电路运算放大器,D1和D2为二极管,T1和T2为三极管,C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11为电容器,R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22和R23为电阻,R24和R25为电位器,K2为扳键开关。A2、C2、C5、C9、R3、R4R16和R20共同组成阻容耦合式滤波器第一个滤波单元的压控电路,元件R3和R4决定了滤波单元的截止频率。A3、C3、C6、C10、R5、R6、R17和R21共同组成阻容耦合式滤波器第二个滤波单元的压控电路,元件R5和R6决定滤波单元的截止频率。A4、C4、C7、C11、R7、R8、R18和R22共同组成阻容耦合式滤波器的第三个滤波单元的压控电路,元件R7和R8决定滤波单元的截止频率。A5、D1、D2、T1、T2、C8、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R18和R23组成输出放大器。R24为调零电位器。调节R25可使仪器有适当的增益,使A/D(模/数)转换器得到合适的采样电平。本低通滤波器的作用是滤除信号中的高频干扰。
附图4为A/D(模/数)转换器的示意图。它以型号为ADC0809的A/D(模/数)转换器为例。这部分的作用是把滤波器送来的模拟量信号转换为数字量信号,以便送入微型计算机中去进行定量的运算和分析。
作为本发明的最佳实施例,是将权项1所述的运算放大器、滤波器、A/D(模/数)转换器这三部分安装在一块印刷电路板上,此块印刷电路板与运算部件-微型计算机一起组装在一个铁皮制成的小箱内。现本发明已制作成功,多次试用效果极佳。其中所采用的集成电路运算放大器均是国产的,型号为5G28。所说的阻容耦合式低通滤波器由三级互相隔离的二阶Butterworth滤波器构成。电阻、电容、二极管、三极管均为国内普通产品。A/D(模/数)转换器采用国产的ADC0809。微型计算机采用清华大学生产的QJ-80单板微型计算机。该计算机的输出既可接CRT终端显示器,亦可接打印设备,以显示结果。