CHƯONG 4 KỸ THUẤT GIÁM SÁT ÂM 4 1 MỞ ĐẦU 4 4 1 Giám sát âm Phát âm là một hiện tượng quen thuộc trong sản xuất Hiện nay hiện tượng này được hình thành từ sóng đàn hồi tức thời được tạo ra do sự phóng.
CHƯONG KỸ THUẤT GIÁM SÁT ÂM 4.1 MỞ ĐẦU 4.4.1 Giám sát âm Phát âm tượng quen thuộc sản xuất Hiện tượng hình thành từ sóng đàn hồi tức thời tạo phóng thích lượng đột ngột vật thể Khi làm việc, máy móc thường phát âm đặc trưng, chi tiết, phận máy móc ‘‘ có vấn đề’’thì có biến đổi âm khác thường Trong kỹ thuật giám sát tình trạng, giám sát phát âm (gọi tắt giám sát âm) phương pháp quan trọng để đánh giá tình trạng máy móc Thơng qua tín hiệu âm thu từ thiết bị giám sát, người ta phân tích, sử lý để đưa kết luận tình trạng máy móc Như giám sát âm phương pháp kiểm tra hữu hiệu biến dạng vật liệu chịu lực thời gian thử nghiệm vận hành hệ thống máy móc thiết bị, nhờ tượng bất thường nhỏ phát trước xảy hư hỏng 4.1.2 Ưu nhược điểm giám sát âm Ưu điểm - Vị trí gãy nứt định cách xác - Kiểu gãy nứt hướng gãy nứt tính tốn cách phân tích sóng âm - Ứng dụng cho tất máy móc với tốc độ hoạt động Nhược điểm - Rất khó phân biệt tín hiêu âm cần đo với âm khác xung quan Những âm khác gọi âm - Một vài loại vật liệu chi bị tác động đến gần giới hạn biến dạng có tượng phát âm - So với tín hiệu rung động thì tín hiệu âm yếu 4.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4.2.1 Bước sóng tần số Âm sóng đàn hồi, có thơng số đặc trưng sóng bước sóng, tần số, tốc độ truyền, ba đại lượng liên hệ với công thức: λ = c/f Với λ – bước sóng; f – tần số; c – tốc độ truyền âm mà tốc độ khác nhau) Hình 4.1: Bước sóng tần số 4.2.2 Cường độ âm Khi âm phát từ nguồn âm xuất lan truyền lượng âm từ nguồn đến phần tử kế cận Các phần tử lại truyền lượng đến phần tử xa Quá trình diễn nối tiếp giống tượng sóng lan truyền mặt hồ Cường độ âm(I) lượng sóng âm truyền qua đơn vị diện tích vng góc với phương truyền âm đơn vị thời gian Cường độ âm áp suất âm đo trực tiếp dụng cụ đo thích hợp Năng lượng âm tính thơng qua hai giá trị theo quan hệ: I = P/4πr2 (4.2) Trong đó: P – lượng âm I cường độ âm r – khoảng cách đến nguồn âm 4.2.3 Miền tần số âm nghe Hình 4.2: Miền nghe người số động vật Con người có khả nghe âm miền từ 20 ÷ 20.000Hz Âm có tần số dười 20Hz gọi hạ âm, 20.000Hz gọi siêu âm Việc giám sát âm vùng nghe chủ yếu lĩnh vực xử lý tiếng ồn Giám sát siêu âm dùng nhiều kỹ thuật bảo trì 4.2.4 Miền áp âm nghe Giá trị dB gọi ngưỡng nghe người Khi âm vượt qua giá trị 130 dB gây cảm giác nhức nhối cho tai, giá trị 130 dB gọi ngưỡng đau Hình 4.3: Áp suất âm nghe 4.2.5 Dạng sóng giải phân bố tần số Đồ thị áp suất âm theo thời gian phực tạp Để thuận lợi việc phân tích, người ta đưa đồ thị mức áp suất âm theo tần số, tần số khác biểu diễn vạch, chiều cao vạch tương ứng với mức áp suất âm Hình 4.4: Biểu diễn sóng dạng đồ thị tần số Mọi tín hiệu âm xem xét dựa vào hai đồ thị suất âm theo thời gian mức áp suất âm theo tần số Âm có tần số gọi âm đơn tần Âm đơn tần có đồ thị sa Hầu hết nguồn âm phát âm có nhiều tần số khác Khi Hình 4.5: Âm đơn tần phân tích âm việc cần làm xác định xem âm tổng hợp từ tần số riêng biệt nào, phân tích âm nhiều tần số riêng rẽ mức độ xác cao Khi người chi tiết phát âm có tần số f 1, đồng thời phát âm f2 = 2f1; f3 = 3f1; f4 = 4f1; ….Âm có tần số f gọi âm sở, âm có tần số f2, f3, f4 gọi họa âm Hình 4.6: Âm phát từ chi tiết Tiếng ồn công nghiệp phát từ máy móc có nhiều tần số khác phức tạp Hình 4.8 thể đồ thị tần số tiếng ồn máy Mức áp suất âm dB Hình 4.7: Tiếng ồn máy 4.2.6 Sự truyền âm Âm q trình truyền bị phản xạ, hấp thụ truyền qua vật cản Hiện tượng phản xạ hấp thụ hai tượng gây ảnh hưởng nhiều việc đo âm Vì đo người ta thực ngồi trời (chỗ rộng rãi vật cản), phịng gọi phản xạ (hấp thụ âm khơng đáng kể) tùy theo mục đích đo áp suất hay đo cường độ Hình 4.8: Sự truyền âm 4.2.7 Các vùng âm Khi tiến hành đo đạc phải ý đến vùng âm khác chúng có tính chất khác Khu vực xung quanh nguồn âm chia thành vùng gần vùng xa Vùng gần khu vực sát với nguồn âm, bán kính vùng trải rộng Hình 4.9: Các vùng âm khoảng gần độ dài bước sóng âm có tần số nhỏ phát từ nguồn âm Trong vùng gần khác mức độ áp suất âm lớn có thay đổi vị trí (cho dù thay đổi nhỏ), nên tránh việc đo áp suất âm vùng Vùng xa chia thành vùng tự vùng phản xạ Trong vùng tự không bị ảnh hưởng tia phản xạ (các tia phản xạ không truyền tới được) Trong vùng này, áp suất âm giảm dB khoảng cách đến nguồn âm tăng gấp đơi Vùng phản xạ vùng cịn lại, vùng chịu ảnh hưởng âm phản xạ, âm phản xạ (từ trường vật cản khác) mạnh âm trực tiếp phát từ nguồn 4.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT ÂM 4.3.1 Máy lưu âm dùng băng từ Đây dụng cụ quan trọng cơng việc phân tích kiểm sốt tiếng ồn cơng nghiệp chúng cho phép giữ lại kiện tiếng ồn để sau phân tích thêm cần Hình 4.10: Máy lưu âm dùng băng từ B&k loại 7004 Dùng băng từ có ưu điểm thực phép đo nhanh sau có nhiều thời gian để xử lý lại kết Ví dụ, việc phân tích theo tần số tiếng ồn cực ngắn xử lý cách cho chạy nhiều lần băng từ ghi với lọc khác Việc phân tích lâu việc phân tích theo thời gian thực thực tế, cách cho biết kết tương đương chi phí thấp 4.3.2 Máy kiểm tra siêu âm Thiết bị kiểm tra siêu âm dùng nhiều để phát hư hỏng máy móc, hệ thống Siếu âm phát từ thiết bị thu nhận chuyển thành âm nghe được, từ phân tích, chuẩn đốn Thiết bị ứng dụng nhiều lĩnh vực, cụ thể như: * Kiểm tra rò rỉ( lò hơi, loại đường ống, van,….) lưu chất di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp, dãn nở đột tạo dịng chảy rối, dòng chảy rối phát siêu âm mát mạnh Đó sở để phát vị trí bị rị rỉ Hình 4.10: Dịng chảy rối tạo có rị rỉ Hình 4.11: Kiểm tra van đường ống 10 Hình 4.12: Kiểm tra rị rỉ 11 Hình 4.13: Kiểm tra đường ống ngầm 12 * Kiểm tra sử cố điện tượng hồ quang điện(tia lửa điện) nối tắt…trên đường dây tải điện, công tắc rơle, mối nối, máy biến thế… phương pháp kiểm tra siêu âm giúp kiểm tra điện từ xa, tiện lợi an tồn cho Hình 4.14: Kiểm tra đường dây tải điện người đo kiểm ( điện cao thế) 13 * Trong ngành khí, siêu âm dùng để phát hư hỏng mòn, biến dạng mỏi, thừa hay thiếu chất bôi trơn… ổ bi, bánh răng, máy bơm, máy nén, hộp số… Dựa theo mức độ âm gia tăng(khi có hư hỏng) so với lúc bình thường người ta chuẩn đốn hư hỏng Ví dụ tăng 8dB tương ứng với cảnh báo thiếu bôi trơn tiền hư hỏng, tăng 12dB tương ứng với cảnh báo hư Hình 4.15: Kiểm tra ổ bi hỏng nhẹ, tăng 16dB tương ứng với cảnh báo hư hỏng nặng, 30 -35 dB tương ứng cảnh báo hư hỏng nặng Dụng cụ kiểm tra siêu âm có đầu rị, tai nghe phần thân máy thường có dạng súng lục(chức chuyển siêu âm thành âm nghe được) Đầu dò thường có hai dạng: hay que kim loại dài (Stethoscope) để đo tiếp xúc Phần thân máy có hình hiển thị, số chức điều chỉnh độ nhạy, điều chỉnh băng tần, đầu cho thiết bị lưu trữ (máy ghi băng…) 14 Tai nghe thiết kế đặc biệt để cách âm bên ngoài, nhờ người sử dụng không bị ảnh hưởng âm Hình 4.16 Bộ kiểm tra siêu âm Máy nghe siêu âm thường đáp ứng tần số từ 20 ÷100 kHz Máy khơngbij ảnh hưởng mơi trường ồn ào(âm nền) “nghe” siêu âm Nếu có nguồn siêu âm khác ảnh hưởng đến có nhiều biện pháp khắc phục, dùng dụng cụ che chắn, cô lập đối tượng cần đo, hay cách điều chỉnh độ nhạy, điều chỉnh băng tần ứng với tường trường hợp cụ thể(kiểm tra ổ trục thường 24 ÷50 kHz) Hình 4.17: Đầu siêu âm 15 Ngồi cịn có số thiết bị hỗ trợ khác như: - Máy phát siêu âm: dùng để kiểm tra rị bình chứa, ống… khơng có lứu chất Gắn máy phát vào bên bình chứa, máy phát siêu âm làm “đầy”bình chứa, siêu âm “rị rỉ”ra ngồi có lỗ hổng (cho dù nhỏ) rỉ sẽ Hình 4.18: Máy phát siêu âm - Dung dịch “khuếch đại’’: loại chất sức căng bề mặt yếu, dùng chỗ rị nhỏ(10-3 ÷ 10-6 cc/.giây) Khi chất lỏng mặt cần kiểm tra, chỗ rị rỉ hình thành vỡ phát siêu âm để đầu dò “nghe thấy” lỏng có rỉ q bao phủ bề bóng khí 16 Hình 4.19: Dung dịch “khuếch đại’’ - Dụng cụ tập trung siêu âm: dùng để kiểm tra từ xa( kiểm tra đường dây điện) tín hiệu yếu, có dạng chảo parbol - Ống cao su: dùng vật cách ly đồng thời khuyếch đại tín hiệu, nam châm dùng gắn đầu dị, cáp nối Hình 4.20: Dụng cụ tập trung siêu âm Hình 4.21: Máy có gắn ống cao su 17 18 ... 20.000Hz gọi siêu âm Việc giám sát âm vùng nghe chủ yếu lĩnh vực xử lý tiếng ồn Giám sát siêu âm dùng nhiều kỹ thuật bảo trì 4.2.4 Miền áp âm nghe Giá trị dB gọi ngưỡng nghe người Khi âm vượt qua giá... lượng âm I cường độ âm r – khoảng cách đến nguồn âm 4.2.3 Miền tần số âm nghe Hình 4.2: Miền nghe người số động vật Con người có khả nghe âm miền từ 20 ÷ 20.000Hz Âm có tần số dười 20Hz gọi hạ âm, ... mức áp suất âm Hình 4.4: Biểu diễn sóng dạng đồ thị tần số Mọi tín hiệu âm xem xét dựa vào hai đồ thị suất âm theo thời gian mức áp suất âm theo tần số Âm có tần số gọi âm đơn tần Âm đơn tần có