国内统一刊号CN31-1424／TB 2018/1 总第264期
陈继红1 陈文王1 邹文哲2 / 1. 上海市计量测试技术研究院；2.上海理工大学
摘 要 采用电信号直接加载在探针上的方式激发校准信号，同时在耳机输入端接入频率计数器使得主观测听的声音信号客观定量化，提高了电子机械故障听诊器的检测准确度。通过实验验证，所提出的检测方法准确有效，与检测人员的主观感知一致。关键词 机械故障；听诊器；频率范围；灵敏度裤衩裙
0 引言
电子机械故障听诊器（简称故障听诊器）是工厂开展设备状态监测，实现设备基础性维修的声学振动监测分析仪器，可以快速掌握机器在运行过程中的状态，确定其整体或局部工作正常或异常，避免由于设备损坏而造成巨大经济损失。当机械系统偏离其正常状态，会导致其运行时出现性能降低和故障，如某些零件或部件损坏，致使拖动功率降低；传动系统失去平衡、抖动、噪声增大；运动机构的工作能力下降；燃料和润滑剂消耗剧增等状况，对工业企业正常运作和安全生产构成巨大隐患。
1 故障听诊器原理和组成
故障听诊器通常由探针、仪器、耳机三部分组成，该类仪器主要用于定性、定位检查，通常无数值显示。工作时，将探针尖端与机械设备外壳相接触，检查人员佩戴耳机监听，确定机械设备在工作过程中是否有刺耳或异常的声音信号出现，从而快捷地确定机械工作状态。
蓄电池恒温箱这类仪器的工作频率范围一般为100 Hz 到10 kHz，而人耳听阀的频率范围为20 Hz 到20 kHz，故这
类仪器的工作频率范围属于人耳正常的听力范围。考虑到仪器运转声音的大小不同，一般还设有输出信号灵敏度调节功能，用于放大声信号，便于检查人员监听。
2 检测方法和检测装置
2.1 可测听频率范围
将信号发生器的输出信号以数据线引出，数据
线末端为鳄鱼钳，将其夹在故障听诊器的探针上。故障听诊器的接耳机端口引出输出线，同时接到耳机和频率计数器，如图1所示。
图1 可测听频率范围测量示意图
将信号发生器输出信号设置为正弦波信号，频率为100 Hz。调节输出电压幅值，直至在耳机上能清晰地分辨出特征声音信号（简称特征信号），记录此时频率计数器上的频率示值，若电压调整到故障听诊器最大可输入电压仍无法听到声音，说明故障听诊器在该频率点无法工作。
保持信号发生器输出电压幅值不变，改变输入信号频率，以1/3倍频程点从100 Hz 开始直至10 000 Hz，记录各个频率点的频率计数器频率示值和耳机监听情况。
这样检查人员通过耳机监听可以直观获得故障听诊器的工作情况，通过比较信号发生器的输出频率和频率计数器的频率示值，可以准确确定故障听诊器的频率测听范围。2.2 灵敏度调节功能视讯系统
测试设备连接参照图1，将频率计数器替换为数字电压表，将信号发生器输出信号设置为正弦波
信号，频率为1 000 Hz。调节灵敏度调节按钮，观察数字电压表示值变化情况，确认该功能情况。
3 实验验证和数据分析
选择市场上常见的HLS10型机械故障听诊器进行试验验证，测量数据如表1、表2所示。
表
1 可测听频率范围
表
2 灵敏度调节功能
可见：1）对于“可测听频率范围”项目，来自被测故障听诊器的输出与检测设备发出的参考信号吻合度很好，与检测人员通过耳机的实际监听情况完全一致。在低频率点的测量结果吻合度不如高频率点，也可以在耳机监听中得到确认，主要是低频时耳机内的声音较嘈杂，特征信号相对不明显。2）被测故障听诊器的 “灵敏度调节功能”是连续的且无法准确定位，这项功能主要是为了调节耳机中可听声的大小，因在实际工作中，周围环境的噪声大小不可控，故需调节灵敏度以达到放大或减小耳机中声音，使之更清晰，此项测量结果主要为定性检查，可见示值变化趋势与灵敏度调节位置大小一致。
4 结语
通过实验验证可见本文采用的测试方法对故障听诊器的检测完全适用，且用于检测的设备都为常用仪器，易于实施，具有极强的可操作性。
参考文献
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A simple test method for electronic mechanical
malfunction stethoscope
Chen Jihong1，Chen Wenwang1，Zou Weizhe2（1.Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology；2.University of Shanghai for Science
and Technology）
Abstract: In this paper, the electrical signals are loaded directly on the probe to stimulate the test signal. At the same time, the frequency counter is added to the headphone input to make the sound signal of the supervisor to be objective and quantitative, and to improve the accuracy of test method. The experimental results show that the proposed method is accurate and effective, consistent with the subjective perception.
Key words: mechanical malfunction; stethoscope; frequency range; sensitivity
国内统一刊号CN31-1424／TB
2018/1 总第264期
