CN111189659A - 一种机械故障声学检测仪 - Google Patents

Abstract

一种机械故障声学检测仪，包括：套筒，所述套筒呈筒状，一端开口，另一端设有通孔；声传感器，包括一入声孔，所述声传感器沿所述套筒中轴线置于套筒内；听针，所述听针呈杆状，一端从所述套筒的通孔沿所述套筒中轴线伸入套筒内并正对所述入声孔，所述听针的另一端伸出所述套筒之外；隔震套，所述隔震套置于所述套筒内，用于固定所述套筒内的声传感器和所述听针伸入套筒内的一端；以及终端，所述终端与所述声传感器电连接或光连接。该检测仪通过探测机械噪声进行机械故障检测，具有通用性强，检测速度快，可靠性好、结构简单、便于生产、成本低等优点，适合于广泛推广。

Description

一种机械故障声学检测仪

本申请是于2016年3月2日递交的发明专利申请201610118400.1的分案申请。

技术领域

本发明属于故障检测技术领域，特别涉及一种用于具有旋转运动机构的机器故障检测的机械故障声学检测仪。

背景技术

在工业生产活动中，存在大量具有旋转运动机构的机械，如汽轮机、风力发电机、以及各种大功率电机，这些机械的正常工作对于工业生产至关重要。例如，在火力发电厂，在各个生产环节都有大量的电动机，以及发电机组，这些电机一般都需要长时间连续工作，从而为社会提供持续的电力能源，如果电机突发故障，将直接影响电力供应，产生具大的经济损失。因此对这些机械的日常监测非常重要，提早发现故障，及时排除故障，从而保证生产的顺利进行。

现有的机械故障检测手段包括：基于电学检测方法的电机故障检测，通过测量电流、电压、电感、电阻、相角等物理量实现故障检测，这种方法只能针对电机故障检测，对于由电机驱动的机械结构，这种方法无法适用；基于振动传感器的故障检测系统，这种方法需要将振动传感器粘贴于被测机械结构体上，通过采集振动信号进行故障检测，这种方法对于被测结构体表面有一定要求，以便于粘贴振动传感器，对于各种具有旋转运动机构的工厂，例如火力发电厂的各种大小不一的电机，特别是针对电机轴承故障检测都有规定的检测点位，这种基于振动传感器的检测系统不具有普适性，此外，这种检测系统获取的是结构体的振动信号，这会受到整个环境内其他振动体干扰，不利于故障的发现。由于现有的技术手段存在的问题，人们常用古老而可靠的方法进行检测，即利用一根金属棒，该金属棒的一端接触被测机械结构体，另一端靠近人耳，通过用人耳识别旋转结构在转动过程的发声进行故障检测，然而这种方法完全依赖人工和经验，不利于规范化操作，工作效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种机械故障声学检测仪。

为实现上述目的，本发明提供一种机械故障声学检测仪，包括：

套筒，所述套筒呈筒状，一端开口，另一端设有通孔；

声传感器，包括一入声孔，所述声传感器沿所述套筒中轴线置于套筒内；

听针，所述听针呈杆状，一端从所述套筒的通孔沿所述套筒中轴线伸入套筒内并正对所述入声孔，所述听针的另一端伸出所述套筒之外；

隔震套，所述隔震套置于所述套筒内，用于固定所述套筒内的声传感器和所述听针伸入套筒内的一端；以及

终端，所述终端与所述声传感器电连接或光连接。

根据本发明的一种具体实施方案，所述套筒的材料为金属、陶瓷、塑料或硬木中的一种，或者其组合。

根据本发明的一种具体实施方案，所述声传感器为电容式声传感器、压电声传感器或光纤声传感器中的一种，或者其组合。

根据本发明的一种具体实施方案，所述听针的材料为金属、陶瓷、硬木中的一种、或者其组合。

根据本发明的一种具体实施方案，所述听针由一金属杆与一永磁体组成，所述永磁体刚性固定于金属杆的远离套筒的一端。

根据本发明的一种具体实施方案，所述隔振套的材料为橡胶、塑料、软木或泡沫金属中的一种，或者其组合。

根据本发明的一种具体实施方案，所述听针伸入套筒一端的端面与所述声传感器的入声孔之间的距离小于所述套筒长度的二分之一。

根据本发明的一种具体实施方案，所述套筒内部，除了所述听针伸入套筒一端的端面与所述声传感器的入声孔之间的空间之外的其余空间填充有吸声材料。

根据本发明的一种具体实施方案，所述吸声材料为海绵、纤维、泡沫塑料、多孔玻璃、聚二甲基硅氧烷中的一种，或者其组合。

根据本发明的一种具体实施方案，所述终端具有信号发送与接收、数据处理与存储以及显示功能。

根据本发明的一种具体实施方案，上述机械故障声学检测仪还包括锁盖，所述锁盖安装于所述套筒的开口一端。

根据本发明的一种具体实施方案，上述机械故障声学检测仪还包括手柄套，安装于所述套筒外侧。

根据本发明的一种具体实施方案，上述机械故障声学检测仪还包括耳机，所述耳机与所述终端电连接

通过上述技术方案，本发明的机械故障声学检测仪的有益效果在于：

(1)通过本发明的听针直接接触旋转机构，同现有技术比，它直接利用旋转机构转动发声信号进行故障检测，具有通用性好，科学可靠的优点，可广泛应用于各种具有旋转机构的机械设备，特别是风力发电机和火力发电厂的相关设备的故障检测；

(2)本发明的组成结构简单、便于生产、成本低，适合于广泛推广；

(3)通过设置耳机，使声传感器接收的声信号通过终端可直接由检测人员通过耳机进行监听，可进一步保证发现故障的可靠性；

(4)本发明的检测仪适用于多种场合，提高了检测设备的通用性，提高工作效率，为故障检测提供科学依据。

附图说明

图1为本发明具体实施方式一的机械故障声学检测仪结构示意图；

图2为本发明具体实施方式二的机械故障声学检测仪中听针的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式三的机械故障声学检测仪中听针的另一结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种机械故障声学检测仪，包括：一套筒，所述套筒呈筒状，一端开口，另一端设有通孔；一声传感器，包括一入声孔，所述声传感器沿所述套筒中轴线置于套筒内；一听针，所述听针呈直杆状，一端从所述套筒的通孔沿所述套筒中轴线伸入套筒内并正对所述入声孔，另一端伸出所述套筒之外；至少一隔震套，所述隔震套置于所述套筒内，用来固定所述套筒内的声传感器和所述听针伸入套筒内的一端；以及一终端，所述终端与所述声传感器电连接或光连接。

对于各部件的材料选择，优选的，所述套筒的材料为金属、塑料、陶瓷或硬木中的一种，或者其组合。优选的，所述听针为一金属杆、硬木杆或陶瓷杆，进一步优选的，所述听针由一金属杆与一永磁体组成，所述永磁体刚性固定于金属杆的远离套筒的一端。优选的，所述隔振套的材料为橡胶、塑料、软木或泡沫金属中的一种，或者其组合。

对于听针的设置方式，优选的，所述听针伸入套筒一端的端面与所述声传感器的入声孔之间的距离小于所述套筒长度的二分之一，进一步优选的，小于1cm，以便声传感器能够灵敏地探测到听针端面振动产生的声音信号。

优选的，所述听针伸入套筒一端的端面与所述声传感器的入声孔之间的空间之外的其余空间填充有吸声材料；优选的，所述吸声材料为海绵、纤维、泡沫塑料、多孔玻璃、聚二甲基硅氧烷中的一种，或者其组合。

对于终端，优选的，终端具有信号发送与接收、数据处理与存储以及显示功能。

对于声传感器的种类，优选的，所述声传感器为电容式声传感器、压电声传感器或光纤声传感器中的一种，或者其组合；进一步优选的，为光纤声传感器，因为光纤声传感器灵敏度高，抗电磁干扰能力强。

对于声学检测仪包含的其它部件，优选的包括锁盖，所述锁盖安装于所述套筒的开口一端；还优选的包括手柄套，安装于所述套筒外侧；还优选的包括耳机，所述耳机与所述终端相连。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式一

结合图1说明本具体实施方式，一种机械故障声学检测仪，它包括：套筒1，声传感器2，听针3，隔振套4a和4b，终端8。所述套筒1呈筒状，至少一端开口、另一端设有通孔；所述声传感器2沿套筒1中轴线置于套筒1内，并经所述隔振套4a与套筒1固定连接；所述听针3从套筒1一端沿套筒1中轴线伸入套筒1内，使套筒1内的听针端面正对声传感器2；所述听针3由所述隔振套4b与套筒1固定连接，所述终端8与所述声传感器2电连接或光连接；还包括：套筒内部空间填充有柔性多孔物质6，填充于套筒1内部；下锁盖5a，安装于套筒1的开口端；手柄套7，安装于套筒1外侧，用于改善检测人员手握的舒适度；耳机9，与终端8相连，用于检测过程中检测人员监听。其中套筒由不锈钢材料制作，为两端开口结构，分别安装有上锁盖5a和锁盖5b，声传感器为光纤声传感器，听针为针形金属直杆，柔性多孔物质为海绵。

使用时，检测人员手握将听针远离套筒的一端接触被测机械结构体上，机械内旋转结构因旋转而产生的声音信号通过听针传导到套筒内，该声音信号通过声传感器接收，并传输到终端，进行存储，分析，进行故障判断；同时，声传感器接收的声信号通过终端可直接由检测人员通过耳机进行监听，可进一步保证发现故障的可靠性。检测过程中的信号会被存储，做到检测数据可追溯，实现规范化管理。

具体实施方式二

本具体实施方式与具体实施方式一的区别仅在于，如图2所示，听针3为金属杆，其远离套筒的一端呈弯曲状。

具体实施方式三

本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种机械故障声学检测仪的区别在于，如图3所示，听针3为金属直杆与一永磁体301组成，永磁体301固定于听针的远离套筒的一端。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械故障声学检测仪，其特征在于包括：

套筒，所述套筒呈筒状，一端开口，另一端设有通孔；

声传感器，包括一入声孔，所述声传感器沿所述套筒中轴线置于套筒内；

听针，所述听针呈杆状，一端从所述套筒的通孔沿所述套筒中轴线伸入套筒内并正对但不接触所述入声孔，所述听针的另一端伸出所述套筒之外，听针的另一端呈弯曲状，所述听针伸入套筒一端的端面与所述声传感器的入声孔之间的距离小于所述套筒长度的二分之一；

隔震套，所述隔震套置于所述套筒内，用于固定所述套筒内的声传感器和所述听针伸入套筒内的一端；

吸声材料，填充于所述套筒内部除了所述听针伸入套筒一端的端面与所述声传感器的入声孔之间的空间之外的其余空间；

手柄套，所述手柄套安装于所述套筒外侧；以及

终端，所述终端与所述声传感器电连接或光连接；

耳机，所述耳机与所述终端电连接。

2.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述套筒的材料为金属、塑料、陶瓷或硬木中的一种，或者其组合。

3.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述声传感器为电容式声传感器、压电声传感器或光纤声传感器中的一种，或者其组合。

4.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述听针的材料为金属、陶瓷、硬木中的一种，或者其组合。

5.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述听针由一金属杆与一永磁体组成，所述永磁体刚性固定于金属杆的远离套筒的一端。

6.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述隔振套的材料为橡胶、塑料、软木或泡沫金属中的一种，或者其组合。

7.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述吸声材料为海绵、纤维、泡沫塑料、多孔玻璃或聚二甲基硅氧烷中的一种，或者其组合。

8.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于，所述终端具有信号发送与接收、数据处理与存储以及显示功能。

9.根据权利要求1所述的机械故障声学检测仪，其特征在于还包括锁盖，所述锁盖安装于所述套筒的开口一端。

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