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呆板设置装备摆设噪声测试的新办法

一.弁言
  对呆板设置装备摆设噪声丈量最通常的办法是用声级计举行声压级丈量,但是在不少场所,这种人们非常熟习的办法却显得能干为力。比方:在正在运转的多台呆板的机房里,必要测定各台呆板的噪声时;大概要在消费制品的流水线上逐台检测每台产品的噪声时,都市由于其他声源的影响以及反射声的传入使得声级计无法表现被测产品间接辐射的噪声。随着科技的开展,人们天然想到了声强法。但现在声强法的测试仪器较贵,并且测试又较庞大,仍处于研讨阶段。于是,人们对声波的测试展开了振动法的研讨。盼望经过丈量呆板外表振动量的办法来确定呆板所辐射的噪声量,通常称为氛围噪声的振动测试法。多年实际剖析和使用研讨的后果标明,这是一种非常轻便而无效的办法。在非常恶劣的情况条件下,简直可以不受情况噪声和反射声的影响,用一种特别计权的测振仪就可经过测定呆板外表的振动量,来确定其噪声辐射值。现在这种办法已乐成地用于消费实践。
  接纳测振法在消费现场测试产品的噪声是在其他办法都无法轻便、敏捷、经济和正确的办理产品现场噪声检测的状况下而提出的。西德、美国等国度展开此项技能研讨已有多年了,德国BBC公司破费了十几马克研讨振动法,并乐成地将此项技能用于打仗器的现场噪声检测上。美国颠末多年的研讨,已在水师MIL尺度中划定用振动法测定微电机的噪声。国际ISO尺度化构造已发布了测振法尺度技能文件。
  我国事在七十年月末期开端探究测振法的。颠末十多年的实验研讨,明白了要失掉振动法的实践使用,必需办理如下6个方面失掉技能题目,即:
(1) 必需取得各机电产品的实践辐射服从指数曲线;
(2) 必需办理按声源尺寸变革的辐射服从指数曲线制成仪器的计权网络曲线;
(3) 必需办理仪器的校准及分贝量的基准值;
(4) 必需确定各呆板外表振动的要害测点;
(5) 必需办理氛围动力噪声叠加及修正题目;
(6) 关于"流水线"上的检测还必需办理简化测点的题目。
  经过对电机、电器、电冰箱的实验研讨,办理了上述题目,并研制成了响应仪器。
  VIB-4、VIB-4a电脑振动噪声丈量仪,便是属于此种仪器。

二.根本原理
  声响是机器振动的后果,当物体呈现声频范畴内的机器振动时,就会使四周介质也产生响应振动,从而以声波的情势向外辐射声响。声波的辐射本质上便是机器振动波能量通报的历程,以是,对振动声辐射研讨的条件,起首是波的情势题目。
  关于一个无穷大立体板振动时所辐射的声波应该是立体波,在抱负的立体波声场中声强是匀称的,任何一处的声强无效值与该处的声压无效值、振动速率无效值之间的干系是较为复杂的线性干系,即:

式中 I -- 声强W/m2
   V -- 振动速率m m/s
   P -- 声压 Pa
   PC -- 声阻抗 瑞利(声欧)
  假如邻近平板介质与平板一同振动,则立体的振动速率可以当作邻近介质的声波振动速率,由此可以间接失掉近场声强,或声强级,从而算作声功率级。
  但是实践呆板的振动却很少是平而波,从远场来看,许多尺寸不大的机电产品可以类似地当作是按球面波的情势向外辐射噪声。以是对球面波的实际剖析更靠近实践。
  显然,对一个脉动球所辐射声波的声强,除与振动强度(V)有关外,照旧波数(频率和声速的函数)、声源尺寸的函数,也与脉动球的振动情势m有关,别的还反应了振动声的辐射服从题目。实践呆板的振动状况是比力庞大的,但只需能找到辐射服从曲线。依据公式就可失掉声强级(LI),再按测得声强级地点面的面积可算作声功率级Lw。


.实践辐射服从确实定
  任何一个机电产品运转后所辐射的噪声都是来自于多个振源并具有较宽的频率特性,绝大少数机电产品都是多个振源在种种频率下振动的综合,全体振型很庞大,以是,使纯实际的推导难以举行。再加之呆板外表近场又与远场的噪声会有较大差别,因此使实际上推导实践产品的辐射服从指数更为难。
  但是少量的实验后果也反应了机电产品的振动与声学特征的确有较强的纪律性。起首是辐射声场的纪律性,在肯定远场(测试办法尺度所划定的间隔)条件下,小尺寸产品都具有球面声波辐射的特性,即便较大尺寸的产品所测后果都能与远场测试后果分歧。以是。它们的噪声辐射纪律可以归于脉动球的声辐射范例之中。对电机的模态剖析后果可很明白地看到,在单一模态频率下,电机的振动很近于脉动球,只是大多都按二阶和三阶振型振动。
  对电机、电器、电冰箱举行少量实验研讨,以求取这些产品的实践辐射服从指数,实验研讨步伐大抵如许举行:
(1) 按差别尺寸布局选择系列的典范样机,如电机从80到280机座都有,冰箱几种容积布局   都有。
(2) 在样机(电机、电冰箱、电器)的外表上确定有代表的振动区和响应的典范测点,如电   机有6~7个点;电器有4~5个点;冰箱则是29个点,在每个测点上按1/3倍频程(有33个   频段)及A计权测定外表频带振动级及A计权振动级,同时,按国际和我国尺度的消声室   精细法的尺度测定百般机的1/3频带声功率级和A计权声功率级,一样平常称此为消声室的声   压级测定办法。
(3) 将外表振动测定后果与消声室内远场声压级办法测得的后果举行统计剖析(按1/3倍频   带及A计权)以求取种种产品的实践辐射服从曲线。
  颠末对十多万数据的统计剖析,j9九游会失掉了很有纪律的10lgσ曲线,如图1所示。图中辐射服从指数曲线(曲线1、2、3)与少量实测值的相干性很强,相干系数三种产品都在0.9以上,电机为0.998,电器为0.989,电冰箱为0.903,充实表现了机电产品实践辐射服从的纪律性。也证明白用丈量机电产品外表振动来确定其噪声功率级的可行性。

几种电产品实践辐射服从指数曲线
图中:曲线0、1(实线)辨别为脉动球0阶及1阶振动时的辐射服从指数曲线;
   曲线2(点划线),为电机的辐射服从指数曲线
   曲线3(双划线),为电器的辐射服从指数曲线
   曲线4(虚线),为电冰箱辐射服从指数曲线
  比力几条曲线可见,电机最靠近脉动球的曲线,简直介于0阶与1阶实际曲线之间,从电机的模态振型剖析也可以证明其类似性。

四.实践使用后果
  依照图1的实践辐射服从指数曲线制成计权网络,参加测振仪的缩小线路中,再增长声级计中划定的A计权网络。如许测振仪就可以间接测得各产品的噪声级了。由于在求取曲线时,是外表振动级与远场求得的噪声功率级之间干系失掉的,以是曲线中已引入了对近场测试的修正。以是,由于这种参加计权网络的测振仪测得的外表振动速率均匀值,加上外表积对数的十倍,就可以作为该产品远场噪声功率级,对应差别尺寸的声源,辐射服从指数计权网络是可按尺寸巨细调治的。如许,振动噪声检测仪的使用范畴更广了。
  使用这种仪器,对几种产品验证测试:
  比拟测试底子因此在精细级半消声室内用响应产品的国标或国际尺度举行声功率级测定盘算后果为准。用振动法测定呆板声功率级可以有两种形态,一种是在消声室内相反运转形态下比拟测试,另一种则是消费线上现场振动法测定后果与消声室声压法测定后果比力。
  实践验证后果的统计剖析盘算标明测振法测定呆板声功率级与在消声室内用声压法的测定后果有很强的相干性和较高的精度。几种产品验证测试的统计剖析盘算后果参加表1
  表1振动法与消声室声压法测定后果统计剖析盘算表

产品种别 两办法相干系数r 两办法均匀差 两办法差的尺度偏向σn-1
电 机 0.999 0.015dB 0.65dB
电 器 0.996 -0.53dB 0.9dB
冰 箱 0.892 0.67dB 0.98dB

  实践验证的后果足以证明振动法的生命力和可推行性。假如其他各种产品都能失掉响应的实践辐射服从指数曲线那么测振法的使用范畴将会愈加宽阔。
  从批量随机抽样的验证后果还证明,振动法的测试精度是可以包管的,并且还相称高。固然,次要决议于实践辐射服从曲线的求取纪律性能否很强,能否正确。
  振动法的好处在于可以制止氛围噪声测试时由于配景声和反射声形成的影响,以是,关于现场噪声控制时,可以在几台呆板同时运转的状况下,辨别测定各台呆板的噪声,并举行剖析。因而,也实用于电机的负载噪声丈量。分外是负载噪声的测试办法以后将以差值叠加法为开展偏向,使振动法的使用更为有利。信赖进一步的使用会愈加证明这种办法的良好性。



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