CN109374121B - 一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具 - Google Patents

一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具,包括升降机构和支撑机构；升降机构包括升降丝杆、推盘及定位盘，推盘套设于升降丝杆，推盘的下端面固设有滑动螺母，定位盘固设于升降丝杆的顶部且其外周设有至少8个支杆，各支杆均套设有滑块，各滑块与推盘之间分别通过连接杆联动；支撑机构包括支撑杆、支撑滑块及支撑块，支撑滑块套设于支撑杆，支撑块固设于支撑杆的顶部且其外周设有至少3个支架，各支架一端与支撑块相铰接，另一端铰接有垫块，各支架中段均固设有定位块，各定位块与支撑滑块之间均设有连杆；各滑块的上方均设有夹紧组件。本发明具有以下优点和效果：通过多个传感器进行多维检测，提高检测的准确性和稳定性。

Description

一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具
技术领域
本发明涉及噪声监测技术领域，特别涉及一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具。
背景技术
用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术。声发射是指材料在外力或者内力的作用下，其中某一局部源会迅速释放出能量而产生瞬态弹性波的一种现象。这种弹性波会包含该局部源的一些性质并传播到材料表面，放置在材料表面的声发射传感器能够扑捉到这些信息。而且根据所采集到信号的一些特点以及施加的外部条件，不仅可以了解缺陷现状，还能够了解这个缺陷之前的形成状况，甚至判断在之后的使用中发展的趋势，这一点也是其它无损检测方法难以做到的，所以用声发射技术可以判断缺陷的活动性和严重性。
对于现在的声发射检测技术而言，主要还是依靠单点检测的形式，其稳定性差，误差率高且特征信息的效果仍有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，通过多个传感器进行多维检测，提高检测的准确性和稳定性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具,包括升降机构和支撑机构，所述的支撑机构设于升降机构的下方并用于承载升降机构；所述的升降机构包括升降丝杆、推盘及定位盘，所述的推盘套设于升降丝杆，所述的推盘的下端面固设有滑动螺母，所述的滑动螺母的内周设有螺纹并与升降丝杆构成啮合传动，所述的定位盘固设于升降丝杆的顶部，所述的定位盘的外周沿周向等距设有至少8个支杆，各支杆的长度方向均与升降丝杆的长度方向相垂直，各支杆均套设有与之构成滑移配合的滑块，各所述的滑块与推盘之间分别通过连接杆联动，各所述的连接杆的一端与对应滑块的下端相铰接、另一端与推盘的外周相铰接，连接于同一个滑块上的支杆和连接杆的各自的轴向处于同一平面，对所述的滑动螺母施力转动力可带动推盘在升降丝杆上做往复移动，并在推盘的作用下各连接杆带动各滑块同时于对应的支杆上做同步往复移动；所述的支撑机构包括支撑杆、支撑滑块及支撑块，所述的支撑滑块套设于支撑杆并与支撑杆构成滑移配合，所述的支撑块固设于支撑杆的顶部，所述的支撑块的外周沿周向等距设有至少3个支架，各所述的支架一端与支撑块相铰接，另一端铰接有垫块，各所述的支架中段均固设有定位块，各所述的定位块与支撑滑块之间均设有连杆，各所述的连杆一端与支撑滑块的外周相铰接、另一端与对应的定位块相铰接，推动所述的支撑滑块可实现各支架的同步展开或收缩；各所述的滑块的上方均设有夹紧组件用于夹持并固定传感器。
进一步设置是：所述的夹紧组件包括第一夹片和第二夹片，所述的第一夹片与滑块的上方固定连接，所述的第二夹片盖设于第一夹片并通过螺栓固定，所述的第一夹片朝向第二夹片的一端开设有第一圆弧凹槽，所述的第二夹片朝向第一夹片的一端开设有第二圆弧凹槽，所述的第一圆弧凹槽与第二圆弧凹槽的位置相对应并形成一安装区用于放置传感器。
进一步设置是：所述的升降机构和支撑机构之间铰接固定。
进一步设置是：各所述的支杆远离定位盘的一端均设有防止滑块脱出的限位块。
进一步设置是：各所述的支杆的直径为12mm，长度为150mm。
进一步设置是：所述的升降丝杆的直径为20mm，螺距/导程P为2mm，大径为22.5mm，中径为20.5mm，小径为18.5mm，所述的升降丝杆的材质为Q235钢。
进一步设置是：所述的滑动螺母的高度为40mm，大端的外径为24mm。
进一步设置是：所述的支撑杆的直径为10mm，长度为200mm。
进一步设置是：各所述的支架的直径为18mm，长度为200mm。
本发明的有益效果是：
1、声音的频率是不同的，在噪声监测的实验中，有时为了测量不同频率的声音，必须频繁的跟换夹具通过不同的间距夹具的传感器阵列来测量声音，但是有了本发明可以随时通过改变夹具之间的间距，使传感器阵列测量不同频率的声音，避免了频繁跟换夹具的繁琐步骤，一个夹具多种用途省时省力，且通过8个支杆所安装的8个传感器实现了多角度的噪声监测，极大提高了测量数据的准确性和稳定性，促进噪声监测的应用。
2、本发明的结构合理且零件数量少，不仅便于拆卸及装配，且不易损坏使用寿命长，极大降低了生产成本。
3、本发明中夹持组件的设置使传感器在测量中不会发生晃动，偏移等现象；支撑机构为传感器提供一定支撑力，用来保证传感器夹具在进行噪声监测的过程中，不会因为震动等外界因素发生偏移从而导致测量出来的数据发生偏差。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中升降机构的结构示意图；
图3为本发明中滑块与夹紧组件的结构示意图；
图4为本发明中升降机构的结构示意图。
图中：1、升降机构；2、支撑机构；10、升降丝杆；11、推盘；12、定位盘；13、滑动螺母；14、支杆；140、限位块；15、滑块；16、连接杆；17、夹紧组件；171、第一夹片；1710、第一圆弧凹槽；172、第二夹片；1720、第二圆弧凹槽；20、支撑杆；21、支撑滑块；22、支撑块；23、支架；230、垫块；24、定位块；25、连杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图3所示，一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具,包括升降机构1和支撑机构2，支撑机构2设于升降机构1的下方并用于承载升降机构1；
其中，升降机构1包括升降丝杆10、推盘11及定位盘12，推盘11套设于升降丝杆10，推盘11的下端面固设有滑动螺母13，滑动螺母13的内周设有螺纹并与升降丝杆10构成啮合传动，定位盘12固设于升降丝杆10的顶部，定位盘12的外周沿周向等距设有至少8个支杆14，各支杆14的长度方向均与升降丝杆10的长度方向相垂直，各支杆14均套设有与之构成滑移配合的滑块15，各滑块15与推盘11之间分别通过连接杆16联动，各连接杆16的一端与对应滑块15的下端相铰接、另一端与推盘11的外周相铰接，连接于同一个滑块15上的支杆14和连接杆16的各自的轴向处于同一平面，对滑动螺母13施力转动力可带动推盘11在升降丝杆10上做往复移动，并在推盘11的作用下各连接杆16带动各滑块15同时于对应的支杆14上做同步往复移动；
其中，支撑机构2包括支撑杆20、支撑滑块21及支撑块22，支撑滑块21套设于支撑杆20并与支撑杆20构成滑移配合，支撑块22固设于支撑杆20的顶部，支撑块22的外周沿周向等距设有至少3个支架23，各支架23一端与支撑块22相铰接，另一端铰接有垫块230，各支架23中段均固设有定位块24，各定位块24与支撑滑块21之间均设有连杆25，各连杆25一端与支撑滑块21的外周相铰接、另一端与对应的定位块24相铰接，推动支撑滑块21可实现各支架23的同步展开或收缩；
另外，各滑块15的上方均设有夹紧组件17用于夹持并固定传感器。所夹紧组件17包括第一夹片171和第二夹片172，第一夹片171与滑块15的上方固定连接，第二夹片172盖设于第一夹片171并通过螺栓固定，第一夹片171朝向第二夹片172的一端开设有第一圆弧凹槽1710，第二夹片172朝向第一夹片171的一端开设有第二圆弧凹槽1720，第一圆弧凹槽1710与第二圆弧凹槽1720的位置相对应并形成一安装区用于放置传感器。
另外，升降机构1和支撑机构2之间铰接固定。
另外，支杆14远离定位盘12的一端均设有防止滑块15脱出的限位块140。
另外，8个支杆14在本发明相当于导轨的作用，支杆14的长度等于滑块15可以在上面滑动的距离，滑块15移动的距离相当于该传感器阵列可以测量的声音频率范围。我们测量的机械故障的声音范围是20Hz-20000Hz.最敏感是1000Hz-3000Hz之间的声音。故支杆14的长度至少需要使滑块15上的传感器能测量出频率1000Hz-3000Hz之间的声音。在一般常温15℃下，声音在空气中的传播速度为340m/s，所以1000Hz-3000Hz之间的声音波长：
Figure BDA0001877400010000051
Figure BDA0001877400010000061
支杆14的长度需要满足测量这个声音的范围，故支杆14的直径为12mm，长度为150mm。
另外，升降丝杆10的直径为20mm，螺距/导程P为2mm，大径为22.5mm，中径为20.5mm，小径为18.5mm。
该升降丝杆10轴向最大可以承受的拉力为150kN、压力为80kN(丝杠承压有效长度L为1000mm时，随着升降丝杆10受力长度的减小，承压最大值会升高)。升降丝杆10采用Q235钢其许用弯曲应力[σ]＝158MPa、许用剪切应力[τ]＝98MPa、许用挤压应力[σ]p＝240MPa、许用拉伸应力[σ]s＝215MPa。
最大轴向拉力：
FN＝π×r2×σs＝π×102×215＝67544.24N (2-1)
最大轴向压力：F＝20KN
(1)截面惯性矩：
Figure BDA0001877400010000062
(2)柔度/长细比：
Figure BDA0001877400010000063
Figure BDA0001877400010000064
其中，u系数取1
柔度188.6>132，所以其属于长杆，压杆临界荷载为：
FPcr＝(235-0.0068λ2)×πr2＝(235-0.0068×188.62)×π×102＝43778.556N
(2-5)
螺纹副挤压应力：
Figure BDA0001877400010000071
梯形螺纹：h＝0.5p
公式中σp为挤压应力，F为轴向压力，d2为螺纹中径，h为螺纹工作高度，p为螺距，z为结合圈数，因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而其不宜大于10(该夹具的丝杠螺母高度为16道牙)。
螺纹副剪切应力：
Figure BDA0001877400010000072
梯形螺纹：b＝0.634p
F为轴向压力，d1为螺纹小径，b为螺纹牙底宽度，p为螺距，z为结合圈数，因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而其不宜大于10(该拉伸实验架的丝杠螺母高度为16道牙)。
螺纹副弯曲应力：
Figure BDA0001877400010000073
d为螺纹大径。
螺纹副自锁性能：
Figure BDA0001877400010000074
Figure BDA0001877400010000075
Figure BDA0001877400010000081
可以自锁
其中
Figure BDA0001877400010000082
为螺旋升角，d2为螺纹中径，S为导程，p为螺距，n为线数，α为牙型角，f为螺纹副的滑动摩擦系数，一般取0.13～0.17，这里取中间值0.15。
另外，滑动螺母13选用与升降丝杠10相配的厚螺母，为了达到减小摩擦力的目的，选用铜质螺母为本次使得的零件。滑动螺母13一端的外径比较大，滑动螺母13高度为40mm(一般取16道牙长度即可，还要便于焊接螺旋杆和防止滑丝)，大端的外径为24mm，可以顶住上边的零件。
另外，支撑杆20的直径为10mm，长度为200mm，该支撑杆20的轴向最大可以承受120KN，60KN的压力，支撑杆20前端有50cm的螺纹，单线螺纹，螺纹为常用普通的梯形螺纹(强度较高)。
另外，因为支撑机构2上最主要的部分就是支架23，需要支撑整个夹具的重量，需要计算支架23的受力情况，计算出支架23能承受的压力是否符合设计所需。所以，对其进行合理设计选型有着严格的要求。本实施例中支架23的直径为18mm，长度为200mm，整体出于经济考虑采用Q235钢加工制作。
支架23的受力情况为：F＝100N
Figure BDA0001877400010000083
Fh＝F×cos 30°＝100×cos 30°≈86.603N (3-2)
Mn＝Fn×L＝86.603×200＝17320.6 (3-3)
Figure BDA0001877400010000084
Figure BDA0001877400010000085
式(3-1)、式(3-2)、式(3-3)、式(3-4)及式(3-5)中，F为支架23受整个夹具的总重力，FV为F的垂直方向受力，Fh为F的水平方向受力，Mn为力矩，wz为支架23的截面抗弯矩，A为支架23的截面面积。
支架23的材料是Q235钢，Q235钢的许用应力[σ]s＝215MPa，支架23的许用应力σ＜[σ]s，故支架23满足设计需求。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具,其特征在于：包括升降机构(1)和支撑机构(2)，所述的支撑机构(2)设于升降机构(1)的下方并用于承载升降机构(1)；
所述的升降机构(1)包括升降丝杆(10)、推盘(11)及定位盘(12)，所述的推盘(11)套设于升降丝杆(10)，所述的推盘(11)的下端面固设有滑动螺母(13)，所述的滑动螺母(13)的内周设有螺纹并与升降丝杆(10)构成啮合传动，所述的定位盘(12)固设于升降丝杆(10)的顶部，所述的定位盘(12)的外周沿周向等距设有至少8个支杆(14)，各支杆(14)的长度方向均与升降丝杆(10)的长度方向相垂直，各支杆(14)均套设有与之构成滑移配合的滑块(15)，各所述的滑块(15)与推盘(11)之间分别通过连接杆(16)联动，各所述的连接杆(16)的一端与对应滑块(15)的下端相铰接、另一端与推盘(11)的外周相铰接，连接于同一个滑块(15)上的支杆(14)和连接杆(16)的各自的轴向处于同一平面，对所述的滑动螺母(13)施力转动力可带动推盘(11)在升降丝杆(10)上做往复移动，并在推盘(11)的作用下各连接杆(16)带动各滑块(15)同时于对应的支杆(14)上做同步往复移动；
所述的支撑机构(2)包括支撑杆(20)、支撑滑块(21)及支撑块(22)，所述的支撑滑块(21)套设于支撑杆(20)并与支撑杆(20)构成滑移配合，所述的支撑块(22)固设于支撑杆(20)的顶部，所述的支撑块(22)的外周沿周向等距设有至少3个支架(23)，各所述的支架(23)一端与支撑块(22)相铰接，另一端铰接有垫块(230)，各所述的支架(23)中段均固设有定位块(24)，各所述的定位块(24)与支撑滑块(21)之间均设有连杆(25)，各所述的连杆(25)一端与支撑滑块(21)的外周相铰接、另一端与对应的定位块(24)相铰接，推动所述的支撑滑块(21)可实现各支架(23)的同步展开或收缩；
各所述的滑块(15)的上方均设有夹紧组件(17)用于夹持并固定传感器。
2.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：所述的夹紧组件(17)包括第一夹片(171)和第二夹片(172)，所述的第一夹片(171)与滑块(15)的上方固定连接，所述的第二夹片(172)盖设于第一夹片(171)并通过螺栓固定，所述的第一夹片(171)朝向第二夹片(172)的一端开设有第一圆弧凹槽(1710)，所述的第二夹片(172)朝向第一夹片(171)的一端开设有第二圆弧凹槽(1720)，所述的第一圆弧凹槽(1710)与第二圆弧凹槽(1720)的位置相对应并形成一安装区用于放置传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：所述的升降机构(1)和支撑机构(2)之间铰接固定。
4.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：各所述的支杆(14)远离定位盘(12)的一端均设有防止滑块(15)脱出的限位块(140)。
5.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：各所述的支杆(14)的直径为12mm，长度为150mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：所述的升降丝杆(10)的直径为20mm，螺距/导程P为2mm，大径为22.5mm，中径为20.5mm，小径为18.5mm，所述的升降丝杆(10)的材质为Q235钢。
7.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：所述的滑动螺母(13)的高度为40mm，大端的外径为24mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：所述的支撑杆(20)的直径为10mm，长度为200mm。
9.根据权利要求1所述的一种用于噪声监测的麦克风传感器阵列夹具，其特征在于：各所述的支架(23)的直径为18mm，长度为200mm。
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