贵州省机械电子产品质量检验检测院
摘要：采用电信号直接加载在探针上，运用探针激发校准信号，同时在耳机输入端接入频率计数器，让主观测听到的声音信号被客观定量化，从而提高电子机械故障听诊器的检测准确程度。通过实验对其进行验证提出检测方式，验证检测方式行之有效，与检测人员的主观感知相一致，证明这种听诊器的简易检测方式达到具体要求。
关键词：机械故障；听诊器；频率范围；灵敏度
电子机械故障听诊器也被简称为故障听诊器，作为工厂设备状态的监听设备，实现设备的基础性维修检修的声学震动监测分析仪器，能够快速掌握机器在运行过程中的实时状态，从而确定整体与局部工作状态是否正常，能从一定程度上避免设备出现损失、故障等造成对企业本身损失。如果机械系统在实际的运行过程中偏离正常状态，在运行的时候性能就会降低，出现故障影响生产，拖动攻略下降且传统系统失衡，存在不正常震动等等，运动机构工作能力下降，对工业生产、企业生产产生极大影响。
1.故障听诊器
故障听诊器往往是由探针、仪器、耳机等三个部分组成，这一类仪器主要是使用在定性、定位检查上，但是并没有数值显示功能。当需要使用的时候需要将探针尖端与机器设备外壳相接触，而检测人员在这个过程中佩戴耳机监听，确定机械设备在实际的工作过程中是否存在刺耳、异常的声音信号出现，如果存在异常信号，就可以根据异常信号来确定机械设备生产过程中存在的潜在故障。这种仪器设备的工作范围一般为100Hz~10kHZ之间，人耳监听的频繁范围20Hz~20KHz之间。因此这一类仪器的工作频率处于人咡正常能够听到的范围之内。在实际的运用过程中，考虑到仪器运转声音大小存在差别，一般还设置了输出信号灵敏度调节功能，用来放大声音方便检查人员完整监听。
听诊器的核心装置主要有拾音器、放大器、滤波电路、处理芯片、蓝牙模块。拾音器的主要功能就是采集听诊音效，而放大滤镜在这个过程中起到音响的作用，可以将听诊音放大到合适的音量；对于机械设备听诊而言，处理芯片能够起到关键的作用，可以保证检测人员获得理想的声音数据[1]。
听诊器由听筒、胶管、听头组成，运用探针接触机械设备，外界噪声最大程度被屏蔽。因此可以看到声音通过专门的通道能够隔绝噪声，净化声音质量，将声音通过隔音套管传递到设备当中，基本上就是将被测物体在隔音套管前端附近的部件产生的声音信号。
2.检测方式、检测装置
2.1可监听范围
将信号发生器输出信号以数据线引出的方式，数据线末端是鳄鱼钳，将钳子夹在故障听诊器的探针上来起到监听音效的作用，在接入耳机的端口引出输出线路，同时接入耳机、频率计数器。
技术人员将信号发生器的输出信号设置为正弦波信号，频率范围为100Hz.调节输出电压幅值直到检测人员能够清晰在耳机上分辨出声音信号之间的特征，也简称特征信号，同时将实时检测的数值记录在听诊器上，记录下该时段的频率示值。如果将电压调整到故障听诊器可以输入的最大信号值与输入电压，但是仍旧无法听到声音，就说明在听诊器可以听诊的范围内，在该频率段内无法进行工作。保持信号发生器输出电压值不变，改变输入信号频率进行检测，以三分之一倍数频程点从100HZ开始，不断下降，直到下降到100Hz位置，记录下在不同频率点的频率计数情况，同时也要记录下耳机监听的情况，将数值记录在准备好的设备上。
运用这种方式，检测人员可以通过耳机监听，能直观获得故障听诊器的工作情况，通过对比信号发生器的输出频率、频率计数器的频率显示数值，能够准确确定故障听诊器的实际工作情况。通过监听得到的数据，比较信号发生器输出的频率、与频率计数器显示的频率值就可以确定听诊器的频率测听的有效范围。
2.2调节灵敏度
表1 测听的频率范围
测试设备的连接需要按照合理的规格严格进行，将频率计数器替换为数字电压表，将信号发生器的输出信号设置为正弦波值，调节频率，根据实际情况调节需要的频率，本次调节为1000Hz[2]。之后调整敏灵度按钮，观察数值电压的表示值的变化情况来确定功能性能。将市场上常见的HLS10机械设备故障听诊器进行相关实验验证，测定得到相关数据：
从上述数据当中能看出，可测听范围检测的过程中，被检测设备听诊器的输出频率与检测设备发生的参考信号之间具备很好的温和程度，监听人员监听到的情况与实际监听得到的信号完全一致。对于低频率点的测量结果，无法与高频率点之间的测量数据相符合，但是可以通过耳机监听确认，主要是因为在低频段耳机的识别能力比较低，由于耳机内声音嘈杂，具备的特征信号也不明显。
表2 灵敏度测听
同时在耳机灵敏度调节当中，由于是连续状态而且无法准确对其定位，这一项功能的存在主要是调节耳机当中可听声音的大小。在实际的工作当中周围环境之间的噪声大小无法对其进行控制，因此在实际的使用当中需要调节灵敏度，放大或者是缩小来减小耳机当中的杂音，能够让技术人员更加准确的监听设备的故障情况。而且在实际的使用过程中测量几乎都是定性检查，可以看到示值变化趋势与灵敏度调节之间呈现出正比的关系。
3.听诊器的诊断原理
机械信号当中人们最关心的是零部件的特征信息成分，人们具体的将其称为有用信息，但是在实际的检测当中，人们采集的机械信号不仅仅是包含了无用信息，也包含了有用的信息，比如噪声和白噪声等，而且在大多数情况下噪声的成本能量盖过了有用信息的能量。但是在实际的检测过程中，白噪声可以轻易消除，但是部分信息无法消除[3]。噪声和信息交织在一起，无法分割。在信号的采集过程中，有一个量化的过程，在过程中也会产生噪声，也就是量化噪声。因此信号处理的很大部分工作就是为了消除信息噪声的，主要就是要突出信息当中的有用成分，帮助人们分析和判断。如果在采集信号的过程中，能够最大程度避开噪声信息，从而记录下信息，这让后续诊断工作可以更加容易，从而得到有效的信息。鉴于此，机械故障诊断能运用类似医用诊断的方式来采集声音信号，能够得到很好的效果。
结语
综上，通过实验验证，可以看到实验当中采用的测试方式能检测的测试故障能够达到实际的运用效应，而且使用实验检测的设备，都是一种寻常设备，方便操作使用，而且在当前也有了极大的改善。在实际的机械检测当中，企业可以根据生产的实际情况来选择合理的监听方式。
参考文献：
[1]陈继红，陈文王，邹文哲.一种电子机械故障听诊器的简易检测方法[J].上海计量测试，2018.38-39
[2]海涛，李俊杰，时雨，等.一种在线直观检测光伏板故障的简易方法[J].实验室研究与探索，2020（5）：46-49.
[3]裴春莹，茅志翔，徐素鹏，等.涡旋光束轨道角动量的一种新型干涉检测方法[J].激光与光电子学进展，2019，56（14）.25-31