《机电设备故障诊断与维修》（王仲）527-2 教案 第4课 认识噪声监测与诊断技术

PAGE6PAGE6PAGE1PAGE1

课题认识噪声监测与诊断技术课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）认识噪声监测与诊断设备（2）能够进行噪声监测与诊断素质目标：能够识别噪声监测与诊断设备，感受噪声监测与诊断设备的实用性和方便性，培养学生细心、善于发现问题的能力，帮助学生树立创新意识、培养创新精神，报效祖国、严谨细致的工匠精神教学重难点教学重点：噪声监测与诊断设备的特点及使用，实施噪声监测与诊断教学难点：实施噪声监测与诊断教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→→传授新知（33min）第2节课：→任务实施（20min）→实操练习（15min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家了解常用的噪声监测与诊断设备，及其应用特点。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解本次课的主要内容，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入

（10min）【教师】提出以下问题：机电设备在运行过程中产生噪声，同时会发出噪声，它们都是反映机电设备工作状态的诊断信息。只要抓住机电设备发声的机理和特征，便可对其状态进行诊断。在机电设备状态监测与故障诊断技术中，噪声监测与诊断也是较常用的方法之一。那么，你都知道哪些噪声监测与诊断设备？它们如何使用呢？【学生】聆听、思考、回答通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（33min）【教师】讲解噪声监测概述、噪声监测与诊断设备、噪声源与故障源的识别方法等相关内容一、噪声监测概述✈【教师】提出问题在噪声监测中，主要检测的特征量有哪些？✈【学生】聆听、思考、回答✈【教师】总结学生的回答在噪声监测中，主要检测的特征量包括声压、声强、频率、质点振速等，其中，声压和声强是测量的两个主要对象。声压：指大气压受到声波扰动后产生的变化，即为大气压强的余压。声强：指单位时间内通过一定面积的声波能量，因具有功率的单位，故又称为声功率。二、噪声监测与诊断设备常用的噪声监测与诊断设备有传声器、声级计、声强测量仪等。✈【多媒体】PPT图片展示传声器、声级计、声强测量仪，详情见教材，并讲解传声器的组成、分类及其原理1．传声器传声器包括声接收器和机电转换器两部分。声接收器可将声能转换成机械能，其具有力学振动系统（如振膜）。机电转换器可将机械能转换成电能。传声器通过这两部分，可以将声压的输入信号转换成电能输出。按机械能转换成电能的方式不同，传声器可分为电容式传声器、压电式传声器等。【资料卡】电容式传声器一般配用精密声级计。2．声级计声级计可直接测量出声压级，是现场噪声测量中最基本的噪声测量仪器。声级计一般由传声器、输入放大器、计权网络、带通滤波器、输出放大器、检波器和显示装置组成，其频响范围为20～20000Hz。传声器将声音信号转换成电压信号，经放大后进行分析、处理，最后可通过显示装置直接读出声压级的分贝数。3．声强测量仪声强测量仪由声强探头、分析处理仪器及显示仪器三部分组成。声强探头由两个传声器组成，具有明显的指向特性。声强测量仪可以在现场条件下进行声学测量和寻找声源，求出噪声发射功率，且不需要在声室、混响室等特殊声学环境中进行。【视野拓展】随着科学技术的迅速发展，在噪声监测技术中，广泛采用了FFT分析仪（频谱分析仪）进行实时的声源频谱分析。此外，还有采用双话筒互谱技术的声强测量技术，它可利用声强的方向定位故障位置，并确定现场条件下的声强。三、噪声源与故障源的识别方法✈【教师】提出问题要进行噪声监测，首先要做好哪些准备工作？✈【学生】聆听、思考、回答✈【教师】总结学生的回答要进行噪声监测，首先必须寻找和识别噪声源，进而研究其频率组成和各分量的变化情况，从中提取机电设备运行状况的信息。噪声识别的方法很多，下面主要介绍几种常用的识别方法。✈【教师】开展主题讨论：参照教材，请同学们学习噪声源与故障源识别的几种方法，以及几种方法使用的场合✈【学生】结合教材及课程资源，分组讨论✈【教师】巡回指导，查看各小组讨论情况【教师】要求学生分组汇报噪声源与故障源识别的方法及其使用场合1．近场测量法近场测量法通常用来寻找机电设备的主要噪声源，比较简便易行。近场测量法的具体做法是：用声级计在紧靠机电设备的表面扫描，并根据声级计的指示值大小来确定噪声源的部位。由于现场测量总会受到附近其他噪声源的影响，一台大机电设备上的被测点又是处于机电设备上其他噪声源的混响场内，所以近场测量法不能提供精确的测量值。近场测量法通常用于机电设备噪声源和主要发声部位的一般识别或用作精确测量前的粗定位。2．主观评价和估计法主观评价和估计法可以借助于听音器进行测量，而对于那些人耳达不到的部位，还可以借助于传声器、放大器、耳机系统。它的缺点在于鉴别能力因人而异，需要有较丰富的经验，另外它也无法对噪声源进行定量的量度。3．表面振速测量法对于无衰减平面余弦波来说，从表面质点的振动速度可以得到一定面积的振动表面辐射的声强。为了对辐射表面采取有效的降噪措施，需要知道辐射表面上各点辐射声能的情况，以便确定主要辐射点，采取针对性的措施。这时可以将振动表面分割成许多小块、测出表面各点的振动速度，然后画出等振速图线，从而可形象地表达出辐射表面各点辐射声能的情况以及最强的辐射点。4．频谱分析法噪声的频谱分析与振动信号分析方法类似，是一种识别声源的重要方法，对于做往复运动的机械或做旋转运动的机械，一般都可以在它们的噪声频谱信号中找到与转速和系统结构特性有关的纯音峰值。因此，对测量得到的噪声频谱进行纯音峰值的分析，可用来识别主要噪声源。但是纯音峰值的频率为好几个零部件所共有，这时就要配合其他方法，才能最终判定究竟哪些部件是主要噪声源。5．声强法近年来用声强法来识别噪声源的研究进展很快，至今已有很多种用于声强测量的双通道快速傅立叶交分析仪。声强探头具有明显的指向特性，这使得声强法在识别噪声源中更有其特色。声强测量法可在现场作近场测量，既方便又迅速，故受到各方面的重视。✈【教师】开展头脑风暴：教师说出某种噪声源与故障源识别方法，学生说出其识别场合；教师说出某特定工况场景，学生说出合适的识别方法✈【学生】积极参与，踊跃回答【学生】聆听、思考、理解、记录PPT图片展示噪声监测与诊断设备的组成及原理，更为直观易懂，对比法讲授，学生更容易理解掌握开展主题讨论，帮助学生充分了解并掌握噪声源与故障源识别方法开展头脑风暴，巩固噪声源与故障源识别方法，有利于开展下节课的实操第二节课任务导入（5min）【教师】现场展示滚动轴承转子实验台、B&K2238声级计、声望传声器阵列，并对其进行简单介绍，然后布置任务“实施噪声监测与诊断”请同学们运用所学知识，在实训室利用滚动轴承转子实验台、B&K2238声级计、声望传声器阵列完成噪声监测与诊断任务。【学生】聆听、记录使用任务驱动法教学，通过展示实训平台，让学生对实训设备有所了解任务实施（20min）【教师】介绍噪声监测与诊断的步骤，安排学生扫描微课二维码观看视频“噪声监测与诊断”(详见教材）一、实施方案1．组织形式每6～8位同学组成一组，按照有关噪声测试规范进行相关测量。2．作业准备滚动轴承转子实验台、B&K2238声级计、声望传声器阵列。二、操作步骤【示范】教师边讲实操步骤，边示范步骤1检查实验台电动机、轴承、接线等，安装拧紧轴承座。安装时，应注意两轴承座的同轴度，详情见教材。步骤2安装传声器，将其逐一安装到声望传声器阵列盘的指定位置；然后将摄像头安装到声望传声器阵列盘的指定位置，组装成声望传声器阵列（以下简称声阵列），详情见教材。步骤3在连接数据采集器与声阵列，将每条线插口插到对应插孔中，并使用网线连接采集卡与计算机，详情见教材。步骤4打开传声器校准仪的电源开关，选择校准仪输出声压级；将传声器插入传声器校准仪，测量传声器输出得到传声器的灵敏度，详情见教材。步骤5在计算机中设置声望传声器阵列的测试路径，设置各个传声器的灵敏度，根据采集需求设置采样频率，详情见教材。步骤6先开启润滑油泵，然后开启实验台。站在距离实验台1

m处，手持B&K2238声级计测试并记录实验台运行时产生噪声的声压级，详情见教材。步骤7将声望传声器阵列至于距离被测设备1m处，寻找噪声源并记录步骤8通过实验台控制器改变输入驱动电动机转速，重新进行步骤6与步骤7。步骤9整理测试数据，填入表中，并绘制转速-声压级曲线（详表见教材）。【学生】自行扫码观看配套微课，学习相关操作步骤，如遇问题可询问老师【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题通过教师示范操作，让学生了解实操过程及实操过程中的注意事项，将所学知识与实践相结合，培养学生的实操能力实操练习（15min）【教师】展示“噪声监测与诊断”的效果，介绍实操应注意事项，并要求学生以小组为单位进行实操观看效果、聆听要求、实操噪声监测与诊断【教师】安排每组做得最快、最好的学生辅导其他学生进行操作，并解答学生遇到的问题✈【任务评价】开展任务评价活动，并将评价结果填入任务评价表，详表见教材✈【教师】点评各组实操情况，并打分✈【学生】组间互评、组内自评，并打分通过实操练习，使学生巩固所学知识，并以学生为主体，针对学生接受能力的差异性，让优秀学生带动其他学生掌握知识课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了噪声监测与诊断技术的相关知识，包括传声器、声级计、声强测量仪等设备的组成及原理，噪声源与故障源的识别方法等。同时，进行了噪声监测与诊断实操练习，大家基本上都能完成相关操作，希望大家在课下多加练习，巩固所学知识。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对噪声监测与诊断相关知识的印象作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识和实操结果，分