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機器設備噪聲測試的方法--振動(dòng)法測噪聲
作者：
時(shí)間：2013-09-30
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一.引言
對機器設備噪聲測量最通常的方法是用聲級計進(jìn)行聲壓級測量，然而在不少場(chǎng)合，這種人們十分熟悉的方法卻顯得無(wú)能為力。例如：在正在運行的多臺機器的機房里，需要測定各臺機器的噪聲時(shí)；或者要在生產(chǎn)成品的流水線(xiàn)上逐臺檢測每臺產(chǎn)品的噪聲時(shí)，都會(huì )由于其他聲源的影響以及反射聲的傳入使得聲級計無(wú)法顯示被測產(chǎn)品直接輻射的噪聲。隨著(zhù)科技的發(fā)展，人們自然想到了聲強法。但是目前聲強法的測試儀器較貴，而且測試又較復雜，仍處于研究階段。于是，人們對聲波的測試開(kāi)展了振動(dòng)法的研究。希望通過(guò)測量機器表面振動(dòng)量的方法來(lái)確定機器所輻射的噪聲量，通常稱(chēng)為空氣噪聲的振動(dòng)測試法。多年理論分析和應用研究的結果表明，這是一種十分簡(jiǎn)便而有效的方法。在十分惡劣的環(huán)境條件下，幾乎可以不受環(huán)境噪聲和反射聲的影響，用一種特殊計權的測振儀就可通過(guò)測定機器表面的振動(dòng)量，來(lái)確定其噪聲輻射值。目前這種方法已成功地用于生產(chǎn)實(shí)際。
采用測振法在生產(chǎn)現場(chǎng)測試產(chǎn)品的噪聲是在其他方法都無(wú)法簡(jiǎn)便、迅速、經(jīng)濟和準確的解決產(chǎn)品現場(chǎng)噪聲檢測的情況下而提出的。西德、美國等國家開(kāi)展此項技術(shù)研究已有多年了，德國B(niǎo)BC公司花費了十幾馬克研究振動(dòng)法，并成功地將此項技術(shù)用于接觸器的現場(chǎng)噪聲檢測上。美國經(jīng)過(guò)多年的研究，已在海軍MIL標準中規定用振動(dòng)法測定微電機的噪聲。國際ISO標準化組織已公布了測振法標準技術(shù)文件。
我國是在七十年代末期開(kāi)始探討測振法的。經(jīng)過(guò)十多年的試驗研究，明確了要得到振動(dòng)法的實(shí)際應用，必須解決如下6個(gè)方面得到技術(shù)問(wèn)題，即：
（1） 必須獲得各機電產(chǎn)品的實(shí)際輻射效率指數曲線(xiàn)；
（2） 必須解決按聲源尺寸變化的輻射效率指數曲線(xiàn)制成儀器的計權網(wǎng)絡(luò )曲線(xiàn)；
（3） 必須解決儀器的校準及分貝量的基準值；
（4） 必須確定各機器表面振動(dòng)的關(guān)鍵測點(diǎn)；
（5） 必須解決空氣動(dòng)力噪聲疊加及修正問(wèn)題；
（6） 對于"流水線(xiàn)"上的檢測還必須解決簡(jiǎn)化測點(diǎn)的問(wèn)題。
通過(guò)對電機、電器、電冰箱的試驗研究，解決了上述問(wèn)題，并研制成了相應儀器。
VIB-4電腦振動(dòng)噪聲測量?jì)x，就是屬于此種儀器。
二.基本原理
聲音是機械振動(dòng)的結果，當物體出現聲頻范圍內的機械振動(dòng)時(shí)，就會(huì )使周?chē)橘|(zhì)也發(fā)生相應振動(dòng)，從而以聲波的形式向外輻射聲音。聲波的輻射實(shí)質(zhì)上就是機械振動(dòng)波能量傳遞的過(guò)程，所以，對振動(dòng)聲輻射研究的前提，首先是波的形式問(wèn)題。
對于一個(gè)無(wú)限大平面板振動(dòng)時(shí)所輻射的聲波應該是平面波，在理想的平面波聲場(chǎng)中聲強是均勻的，任何一處的聲強有效值與該處的聲壓有效值、振動(dòng)速度有效值之間的關(guān)系是較為簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系，即：
式中 I -- 聲強W/m2
V -- 振動(dòng)速度m m/s
P -- 聲壓 Pa
PC -- 聲阻抗 瑞利（聲歐）
如果臨近平板介質(zhì)與平板一起振動(dòng)，則平面的振動(dòng)速度可以看成臨近介質(zhì)的聲波振動(dòng)速度，由此可以直接得到近場(chǎng)聲強，或聲強級，從而算出聲功率級。
然而實(shí)際機器的振動(dòng)卻很少是平而波，從遠場(chǎng)來(lái)看，很多尺寸不大的機電產(chǎn)品可以近似地看成是按球面波的形式向外輻射噪聲。所以對球面波的理論分析更接近實(shí)際。
顯然，對一個(gè)脈動(dòng)球所輻射聲波的聲強，除與振動(dòng)強度（V）有關(guān)外，還是波數（頻率和聲速的函數）、聲源尺寸的函數，也與脈動(dòng)球的振動(dòng)形式m有關(guān)，另外還反映了振動(dòng)聲的輻射效率問(wèn)題。實(shí)際機器的振動(dòng)情況是比較復雜的，但只要能找到輻射效率曲線(xiàn)。根據公式就可得到聲強級（LI），再按測得聲強級所在面的面積可算出聲功率級Lw。
三.實(shí)際輻射效率的確定
任何一個(gè)機電產(chǎn)品運行后所輻射的噪聲都是來(lái)自于多個(gè)振源并具有較寬的頻率特征，絕大多數機電產(chǎn)品都是多個(gè)振源在各種頻率下振動(dòng)的綜合，整體振型很復雜，所以，使純理論的推導難以進(jìn)行。再加之機器表面近場(chǎng)又與遠場(chǎng)的噪聲會(huì )有較大差異，因而使理論上推導實(shí)際產(chǎn)品的輻射效率指數更為困難。
然而大量的試驗結果也反映了機電產(chǎn)品的振動(dòng)與聲學(xué)特性確實(shí)有較強的規律性。首先是輻射聲場(chǎng)的規律性，在一定遠場(chǎng)（測試方法標準所規定的距離）條件下，小尺寸產(chǎn)品都具有球面聲波輻射的特征，即使較大尺寸的產(chǎn)品所測結果都能與遠場(chǎng)測試結果一致。所以。它們的噪聲輻射規律可以歸于脈動(dòng)球的聲輻射類(lèi)型之中。對電機的模態(tài)分析結果可很清楚地看到，在單一模態(tài)頻率下，電機的振動(dòng)很近于脈動(dòng)球，只是大多都按二階和三階振型振動(dòng)。
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