5194416592

1

Laboratorium: Diagnostyka akustyczna obrabiarek i pomiary laserowe

LABORATORIUM

Temat: Diagnostyka akustyczna obrabiarek i pomiary laserowe

1.    Wprowadzenie

Pracy każdego urządzenia mechanicznego towarzyszą zjawiska dynamiczne, które utrudniają wykorzystanie pełnej ich mocy a w przypadku obrabiarek wysokich dokładności obróbki. Powodują one przyspieszone zużycie elementów i zespołów maszyn a także hałaśliwość ich pracy. Hałas w maszynach związany jest najczęściej z ruchem obrotowym lub posuwisto zwrotnym elementów. Poziom emitowanego hałasu może być miernikiem jakości i nowoczesności urządzeń mechanicznych.

Hałas jest ściśle związany z przenoszeniem się drgań cząsteczek materii w materiałach stałych, płynnych i gazowych. Drgania występujące w powietrzu można podzielić ze względu na pasma częstotliwości na:

•    dźwięki słyszalne - 16 Hz do 20 000 Hz,

•    infradźwięki < 16 (30) Hz,

•    ultradźwięki > 20 kHz.

Drgania infra- i ultradźwiękowe oddziałują szkodliwie na cały organizm człowieka, tj. poszczególne organy, tkanki oraz system nerwowy, a tylko w nieznacznym stopniu na słuch. Dźwięki słyszalne działają głownie na narządy słuchu i system nerwowy.

2.    Wielkości opisujące energię akustyczną

Energia pola akustycznego jest określona następującymi wielkościami: mocą akustyczną L_N, natężeniem dźwięku Li lub ciśnieniem akustycznym L_p. Moc akustyczna, charakteryzująca źródło dźwięku, określana jest ilością energii akustycznej emitowanej przez źródło w jednostce czasu. Przez natężenie dźwięku rozumie się ilość energii akustycznej przepływającej w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni. Natomiast Ciśnienie akustyczne jest różnicą między ciśnieniem w danej chwili a ciśnieniem statycznym ośrodka, w którym rozchodzi się dźwięk.

Określanie tych wielkości w jednostkach bezwzględnych jest niewygodne z uwagi na bardzo dużą rozpiętość mierzonych wielkości. Dlatego w akustyce stosuje się logarytmy tych wielkości i wynik podaje się w belach lub ich dziesiątej części zwanej decybelami (dB). Decybel nie jest więc jednostką. Wyraża jedynie pewien sposób prezentacji wyników pomiaru (pewien sposób liczenia). Zależności opisujące poziomy mocy akustycznej, ciśnienia akustycznego i natężenia dźwięku przedstawiają się następująco:

•    poziom mocy akustycznej (w dB)    L_N = 10 lg (N/N₀);

przy czym: N„ - wartość mocy odniesienia, 10¹² W.

•    poziom ciśnienia akustycznego (w dB)    L_p = 20 lg (p/p₀)

przy czym: p₀ - wartość ciśnienia odniesienia, 2* 10'⁵ Pa.

•    poziom natężenia dźwięku (w dB)    Li = 10 lg (I/I₀)

przy czym: Io - wartość natężenia odniesienia, 10‘¹² W/m².

W ośrodku powietrznym poziom ciśnienia akustycznego równa się liczbowo poziomowi natężenia dźwięku

3.    Sonometr

Do pomiaru dźwięku niezbędny jest mikrofon, który przetwarza zmiany ciśnienia powietrza na proporcjonalny sygnał elektryczny. Sygnał ten jest następnie wzmacniany w przedwzmacniaczu i kierowany na wyjście zmiennoprądowe (np. do oscyloskopu lub specjalnego analizatora) i wewnętrznego filtru korekcyjnego lub filtru zewnętrznego (p.rys.l).

Zadaniem filtrów korekcyjnych jest dostosowanie wskazań miernika do charakterystyki ucha ludzkiego tj. spowodowanie aby wskazania pokrywały się z wrażeniami słuchowymi a nie z rzeczywistością. Jednakowo głośne dźwięki o różnych częstotliwościach ucho ludzkie odbiera jako dźwięki o różnym natężeniu hałasu. Opracowane zostały cztery nieco różniące się charakterystyki