機(jī)器設(shè)備噪聲測試的方法--振動(dòng)法測噪聲
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對機(jī)器設(shè)備噪聲測量最通常的方法是用聲級計(jì)進(jìn)行聲壓級測量，然而在不少場合，這種人們十分熟悉的方法卻顯得無能為力。例如：在正在運(yùn)行的多臺機(jī)器的機(jī)房里，需要測定各臺機(jī)器的噪聲時(shí)；或者要在生產(chǎn)成品的流水線上逐臺檢測每臺產(chǎn)品的噪聲時(shí)，都會由于其他聲源的影響以及反射聲的傳入使得聲級計(jì)無法顯示被測產(chǎn)品直接輻射的噪聲。隨著科技的發(fā)展，人們自然想到了聲強(qiáng)法。但是目前聲強(qiáng)法的測試儀器較貴，而且測試又較復(fù)雜，仍處于研究階段。于是，人們對聲波的測試開展了振動(dòng)法的研究。希望通過測量機(jī)器表面振動(dòng)量的方法來確定機(jī)器所輻射的噪聲量，通常稱為空氣噪聲的振動(dòng)測試法。多年理論分析和應(yīng)用研究的結(jié)果表明，這是一種十分簡便而有效的方法。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(jì)權(quán)的測振儀就可通過測定機(jī)器表面的振動(dòng)量，來確定其噪聲輻射值。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(xiàn)場測試產(chǎn)品的噪聲是在其他方法都無法簡便、迅速、經(jīng)濟(jì)和準(zhǔn)確的解決產(chǎn)品現(xiàn)場噪聲檢測的情況下而提出的。西德、美國等國家開展此項(xiàng)技術(shù)研究已有多年了，德國BBC公司花費(fèi)了十幾馬克研究振動(dòng)法，并成功地將此項(xiàng)技術(shù)用于接觸器的現(xiàn)場噪聲檢測上。美國經(jīng)過多年的研究，已在海軍MIL標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用振動(dòng)法測定微電機(jī)的噪聲。國際ISO標(biāo)準(zhǔn)化組織已公布了測振法標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件。
我國是在七十年代末期開始探討測振法的。經(jīng)過十多年的試驗(yàn)研究，明確了要得到振動(dòng)法的實(shí)際應(yīng)用，必須解決如下6個(gè)方面得到技術(shù)問題，即：
（1） 必須獲得各機(jī)電產(chǎn)品的實(shí)際輻射效率指數(shù)曲線；
（2） 必須解決按聲源尺寸變化的輻射效率指數(shù)曲線制成儀器的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)曲線；
（3） 必須解決儀器的校準(zhǔn)及分貝量的基準(zhǔn)值；
（4） 必須確定各機(jī)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題；
（6） 對于"流水線"上的檢測還必須解決簡化測點(diǎn)的問題。
通過對電機(jī)、電器、電冰箱的試驗(yàn)研究，解決了上述問題，并研制成了相應(yīng)儀器。
VIB-4電腦振動(dòng)噪聲測量儀，就是屬于此種儀器。
二.基本原理
聲音是機(jī)械振動(dòng)的結(jié)果，當(dāng)物體出現(xiàn)聲頻范圍內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)時(shí)，就會使周圍介質(zhì)也發(fā)生相應(yīng)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(jī)械振動(dòng)波能量傳遞的過程，所以，對振動(dòng)聲輻射研究的前提，首先是波的形式問題。
對于一個(gè)無限大平面板振動(dòng)時(shí)所輻射的聲波應(yīng)該是平面波，在理想的平面波聲場中聲強(qiáng)是均勻的，任何一處的聲強(qiáng)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)系是較為簡單的線性關(guān)系，即：
式中 I -- 聲強(qiáng)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聲強(qiáng)，或聲強(qiáng)級，從而算出聲功率級。
然而實(shí)際機(jī)器的振動(dòng)卻很少是平而波，從遠(yuǎn)場來看，很多尺寸不大的機(jī)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(qiáng)，除與振動(dòng)強(qiáng)度（V）有關(guān)外，還是波數(shù)（頻率和聲速的函數(shù)）、聲源尺寸的函數(shù)，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)聲的輻射效率問題。實(shí)際機(jī)器的振動(dòng)情況是比較復(fù)雜的，但只要能找到輻射效率曲線。根據(jù)公式就可得到聲強(qiáng)級（LI），再按測得聲強(qiáng)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(jī)電產(chǎn)品運(yùn)行后所輻射的噪聲都是來自于多個(gè)振源并具有較寬的頻率特征，絕大多數(shù)機(jī)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(fù)雜，所以，使純理論的推導(dǎo)難以進(jìn)行。再加之機(jī)器表面近場又與遠(yuǎn)場的噪聲會有較大差異，因而使理論上推導(dǎo)實(shí)際產(chǎn)品的輻射效率指數(shù)更為困難。
然而大量的試驗(yàn)結(jié)果也反映了機(jī)電產(chǎn)品的振動(dòng)與聲學(xué)特性確實(shí)有較強(qiáng)的規(guī)律性。首先是輻射聲場的規(guī)律性，在一定遠(yuǎn)場（測試方法標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)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(jié)果都能與遠(yuǎn)場測試結(jié)果一致。所以。它們的噪聲輻射規(guī)律可以歸于脈動(dòng)球的聲輻射類型之中。對電機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果可很清楚地看到，在單一模態(tài)頻率下，電機(jī)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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