噪聲測量噪聲源識別與定位的方法簡析

噪聲測量：噪聲源識別與定位的辦法簡析噪聲測量的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是預(yù)計(jì)和尋找產(chǎn)生噪聲的聲源。擬定噪聲源位置是實(shí)施控制噪聲方法的先決條件。從聲源上控制噪聲能夠大大減輕噪聲治理的工作量，并且對增進(jìn)生產(chǎn)低噪聲產(chǎn)品研制，提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命有直接效果，同時噪聲源識別技術(shù)是聲學(xué)測量技術(shù)的綜合運(yùn)用，含有很強(qiáng)的技術(shù)性。因此，噪聲源識別有很大的現(xiàn)實(shí)意義。噪聲源識別的本質(zhì)在于對的地判斷作為重要噪聲源的具體發(fā)聲零部件，重要輻射部分。有時還規(guī)定對噪聲源的特點(diǎn)及其變化規(guī)律有所理解。噪聲源識別的規(guī)定有下列兩個重要方面：擬定噪聲源的特性，涉及聲源類別，頻率特性，變化規(guī)律和傳輸通道等。在復(fù)雜的機(jī)械中，用一種測量辦法要明確分辨聲源的主次及其特性事實(shí)上往往是比較困難的。因此經(jīng)常需要綜合應(yīng)用多個測量辦法和信號解決技術(shù)，方便最后達(dá)成明確識別的目的。擬定噪聲產(chǎn)生的部位、重要的發(fā)聲部件等以及各噪聲源在總聲級中的比重。對多聲源噪聲，控制噪聲的重要辦法之一是找到發(fā)聲部件中占噪聲總聲級中比重最大的聲源噪聲，采用方法進(jìn)行降噪，可達(dá)成事半功倍的效果。噪聲源識別辦法諸多，從復(fù)雜程度、精度高低以及費(fèi)用大小等方面都有不少的差別，實(shí)際使用時可根據(jù)研究對象的具體規(guī)定，結(jié)合人力物力的可能條件綜合考慮后予以擬定。具體說來，噪聲源識別辦法大致上可分為二類：第一類是常規(guī)的聲學(xué)測量與分析辦法，涉及分別運(yùn)行法、分別覆蓋法、近場測量法、表面速度測量法等。第二類是聲信號解決辦法，它是基于近代信號分析理論而發(fā)展起來的，象聲強(qiáng)法、表面強(qiáng)度法、譜分析、倒頻譜分析、互有關(guān)與互譜分析、相干分析等都屬于這一類辦法。在不同研究階段能夠根據(jù)聲源的復(fù)雜程度與研究工作的規(guī)定，選用不同的識別辦法或?qū)讉€辦法配合使用。聲學(xué)測量法人的聽覺系統(tǒng)含有比最復(fù)雜的噪聲測量系統(tǒng)更精確的分辨不同聲音的能力，通過長久實(shí)踐鍛煉的人，有可能主觀判斷噪聲聲源的頻率和位置。有經(jīng)驗(yàn)的操作、檢查人員在生產(chǎn)現(xiàn)場就能從機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲中判斷與否正常，并能鑒定造成異常的因素。這種主觀評價(jià)法在生產(chǎn)實(shí)際中往往是很有用的。為了避免其它干擾因素，還能夠借助醫(yī)用聽診器等。然而，主觀判斷法并非是人人能達(dá)成判斷效果的，由于其帶有主觀因素，同樣的機(jī)器噪聲，不同的人鑒別的成果往往不一致。另外，主觀評價(jià)法也無法對噪聲源作定量的評價(jià)。因此，人們經(jīng)常采用聲學(xué)測量和信號分析等辦法。聲壓法1.近場測量法這種辦法簡便易行，普通用于尋找機(jī)器的重要噪聲源。具體做法是用聲級計(jì)在緊靠機(jī)器的表面掃描，并從聲級計(jì)的批示值大小來擬定噪聲源的部位。根據(jù)聲學(xué)原理，近場測量法的對的性是有條件的。傳聲器測得的聲級重要應(yīng)是靠近的某個噪聲源引發(fā)的，而其它噪聲源對測量值沒有影響或影響很小。但是某一點(diǎn)的聲場總會受到附近其它聲源的混雜，特別是在車間現(xiàn)場。因此近場測量法不能提供精確的測量值。因此這種辦法普通用于機(jī)器噪聲源的粗略定位。

2.選擇運(yùn)行法選擇運(yùn)行法就是設(shè)法將機(jī)器中的運(yùn)轉(zhuǎn)零部件按測量規(guī)定逐級連接或逐級分離進(jìn)行運(yùn)行，分別測得部分零件的聲級及其在機(jī)器整體運(yùn)行時總聲級中所占的份額，從而擬定重要噪聲源的辦法。這種辦法對復(fù)雜的機(jī)器，特別是多級齒輪傳動機(jī)器的噪聲源識別相稱有用。固然這種辦法只有當(dāng)機(jī)器的各部分能夠分別脫開運(yùn)行的狀況下才干使用。例如，要預(yù)計(jì)風(fēng)機(jī)的電機(jī)和電扇產(chǎn)生的噪聲，能夠斷開電扇，只開動電機(jī)，測量電機(jī)的噪聲。由電機(jī)的噪聲級和頻譜與風(fēng)機(jī)總噪聲級和頻譜，根據(jù)聲級疊加原理可預(yù)計(jì)出電扇噪聲的聲級和頻譜。在測量電機(jī)的噪聲時，應(yīng)當(dāng)保持電機(jī)的負(fù)荷不變。風(fēng)機(jī)噪聲與電機(jī)噪聲的差別越大，電扇噪聲的預(yù)計(jì)精確度越高。3.選擇覆蓋法對于不能變化運(yùn)行狀態(tài)的狀況，普通采用選擇覆蓋法識別噪聲源。這種辦法用隔聲材料（鉛板）把機(jī)器各部分分別覆蓋起來以測定未覆蓋部分的噪聲以擬定噪聲源。覆蓋層（隔聲罩）要專門設(shè)計(jì)以確保覆蓋后的噪聲比覆蓋前小10dB。測某一部位的噪聲時要將其它部位覆蓋起來，這樣就相稱于分別測取了各個獨(dú)立的噪聲源。將各部位測得的噪聲大小進(jìn)行比較即可找出重要噪聲源。隔聲罩可用1～1.5mrn厚的鉛板罩住機(jī)器的某部分，罩內(nèi)填礦棉或玻璃纖維。這種覆蓋技術(shù)大概能夠減少噪聲10～15dBA，故易與未覆蓋的振動面分辨開。但是，這種辦法合用于識別中頻和高頻噪聲，由于隔聲罩的低頻隔聲能力很差。也能夠根據(jù)噪聲特性來分辨。例如，測量發(fā)動機(jī)的機(jī)械噪聲和排氣噪聲時能夠把排氣管引到墻外，并對縫隙密封。在室內(nèi)能夠測得發(fā)動機(jī)的機(jī)械噪聲，在墻外能夠測量排氣噪聲。聲強(qiáng)法在三維流體聲場中，聲強(qiáng)矢量等于有效聲強(qiáng)矢量與聲強(qiáng)偏差的矢量和。聲強(qiáng)偏差表征聲場中局部區(qū)域內(nèi)聲能流，其矢量流線為環(huán)狀。窄頻域中聲強(qiáng)偏差普通是非零有旋矢量，因此，窄頻帶中聲強(qiáng)矢量不一定是沿徑向背離聲源的。各頻率點(diǎn)聲強(qiáng)矢量流線普通是曲線形狀，特別是在近場或反射波較強(qiáng)的區(qū)域，聲強(qiáng)流線的曲率半徑較小，有些頻率點(diǎn)聲強(qiáng)矢量甚至指向聲源，這闡明由聲場中幾點(diǎn)處單一頻率聲強(qiáng)矢量不能推斷出聲源所在方位。隨著頻率帶寬的增加，聲強(qiáng)偏差的影響減少。當(dāng)聲強(qiáng)偏差值能夠無視時，聲強(qiáng)矢量等于有效聲強(qiáng)矢量。聲強(qiáng)矢量流線代表聲場中實(shí)際功率流線，即由聲源出發(fā)到無限遠(yuǎn)區(qū)域或功率吸取點(diǎn)終止。在這種狀況下根據(jù)不在一種平面上的幾點(diǎn)聲強(qiáng)矢量能夠判斷聲源所在方位。用于聲源定位的分析頻率帶寬普通不應(yīng)窄于1/3倍頻程帶寬；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最佳選用包含幾個倍頻程帶寬的頻帶為分析頻率帶寬。某點(diǎn)處聲強(qiáng)矢量由該點(diǎn)處3個正交方向上聲強(qiáng)測量值估算。例如，在笛卡爾坐標(biāo)空間中，若在3個正交軸向上聲強(qiáng)測量值為Ix、Iy和Iz，則聲強(qiáng)矢量幅值為：聲強(qiáng)矢量與x、y、z軸向的夾角分別為普通狀況下，用聲強(qiáng)技術(shù)定位聲源是非常耗費(fèi)時間的，除非聲強(qiáng)儀能同時測量聲強(qiáng)矢量的三個正交軸向分量，否則每點(diǎn)處要進(jìn)行三次測量才干擬定其聲強(qiáng)矢量。聲源定位精度重要與流體聲場特性有關(guān)，對于阻性聲場，聲源定位精度普通較高。應(yīng)用少數(shù)幾點(diǎn)處聲強(qiáng)矢量定位聲源時，定位精度與測點(diǎn)位置選擇有關(guān)。測點(diǎn)位置最佳均勻地分布在聲源周邊，一旦聲源位置初步擬定后，與聲源相距較遠(yuǎn)的測點(diǎn)處的聲強(qiáng)矢量應(yīng)當(dāng)拋棄。如果聲場中聲強(qiáng)矢量空間分布已測定，則聲源和功率吸取點(diǎn)的位置就能容易地?cái)M定。聲強(qiáng)技術(shù)還能非常有效地用于尋找隔墻或封閉空間的漏聲位置，檢查隔聲室、消聲室和隔聲罩等封閉空間的隔聲質(zhì)量。在隔聲實(shí)驗(yàn)以前，聲強(qiáng)技術(shù)能夠用于檢查測試構(gòu)件的密封狀況。當(dāng)聲場是幾個聲源輻射場的迭加時，聲強(qiáng)技術(shù)能夠用于尋找重要輻射聲源；按輻射聲功率大小次序排列聲源。對于復(fù)雜機(jī)器的聲輻射，能夠應(yīng)用掃描式測量辦法測量機(jī)器的各部分（表面）聲輻射功率，找出重要聲輻射區(qū)域或部件。我們懂得，在點(diǎn)聲源或其組合聲源輻射近場中，瞬態(tài)聲強(qiáng)無功分量遠(yuǎn)不不大于其有功分量。但反過來就不一定成立，即當(dāng)某物體表面附近有很強(qiáng)的瞬態(tài)聲強(qiáng)無功分量時，并不意味著該物體是聲源。例如，在封閉室內(nèi)混響聲場中。另外，近場中瞬態(tài)聲強(qiáng)無功分量的大小不能反映聲源輻射效率的強(qiáng)弱。因此，瞬態(tài)聲強(qiáng)無功分量（復(fù)數(shù)聲強(qiáng)的虛部）只能是聲源定位的一種輔助手段，用于初步分析。陣列法傳聲器陣列是由許多傳聲器按一定方式排列構(gòu)成的陣列，含有強(qiáng)指向性，可用來測定聲源的空間分布，即求出聲源的位置和強(qiáng)度，因而可識別機(jī)車行進(jìn)時的噪聲源。將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于聲望遠(yuǎn)鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)聲望遠(yuǎn)鏡的空間自動掃描。因此，能夠?qū)Ω咚龠\(yùn)動的聲源（例如火車、飛機(jī)）進(jìn)行分析，并對接受的聲信號進(jìn)行頻譜分析，從而得出不同頻段內(nèi)聲源的空間分布?，F(xiàn)在使用最廣泛的辦法是把傳聲器排列在直線上，此系統(tǒng)稱為線列陣指向性系統(tǒng)。線列陣運(yùn)用許多拾聲點(diǎn)上接受信號的干涉效應(yīng)而產(chǎn)生的指向性。但這種等間距、等強(qiáng)度的線列陣的旁瓣比較大，如果各傳聲器的信號按一定規(guī)則修正，則能夠克制旁瓣。慣用傳聲器陣按照契比雪夫級數(shù)的系數(shù)修正。這樣可使主瓣變寬但旁瓣下降30dB。傳聲器陣可用模擬電路來完畢，但現(xiàn)在普通采用數(shù)字辦法解決。將傳聲器輸出信號采樣，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)自動更換聚焦點(diǎn)位置，在xy線上掃描，得出xy線上聲源強(qiáng)度的分布，同時用快速傅里葉變換計(jì)算出各點(diǎn)的頻譜。用線列陣傳聲器每次只能測定分布在一條線上的聲源，如果要同時分析幾個方向的聲源的分布狀況，則必須使用幾個傳聲器陣列或方陣。傳聲器陣望遠(yuǎn)鏡的另一原理是：首先對聲望遠(yuǎn)鏡中兩個傳聲器輸出信號做互有關(guān)，然后運(yùn)用時延做快速傅里葉變換求出頻譜。頻譜與兩個傳聲器的距離有關(guān),用兩個傳聲器距離做快速傅里葉變換即可得到從不同方向傳來的不同頻帶聲波的強(qiáng)度關(guān)系。信號分析法時域分析法根據(jù)各聲源或聲源各部分時間特性的差別來識別，它對有離散譜的信號更為適宜。如果機(jī)器產(chǎn)生脈沖噪聲，可統(tǒng)計(jì)噪聲的時間歷程。在雙線性示波器上顯示，另用一路顯示標(biāo)記脈沖，由機(jī)器某運(yùn)動部分觸發(fā)以使噪聲和機(jī)械動作相聯(lián)系。一旦噪聲信號與機(jī)械振動聯(lián)系起來就可擬定噪聲來自振動部分。平均技術(shù)是時域分析法的發(fā)展。有時在噪聲和振動時間歷程中，由于背景噪聲太高，難以分辨離散重復(fù)事件。把背景噪聲按機(jī)器工作一周分段，用許多周的信號求平均，無周期性部分信號多次平均后增加較慢，而周期信號增加較快，因此可檢出周期信號。普通取10～100工作周期信號平均，以明顯區(qū)別出重復(fù)事件。平均過程運(yùn)用計(jì)算機(jī)來完畢頻域分析法如果噪聲源的噪聲在不同頻率區(qū)域，能夠采用窄帶頻譜分析法。用加速度計(jì)測量噪聲源的振動，用傳聲器測量某點(diǎn)的聲壓，求出它們的頻譜進(jìn)行分析。某噪聲源的振動信號頻譜的重要部分和聲信號頻譜的重要部分位于相似頻率區(qū)域，或在某些頻率都有峰值，即可認(rèn)為這一噪聲源是重要噪聲源。如果幾部機(jī)器或一部機(jī)器各部分發(fā)聲的頻譜不同并且已知時，測量總噪聲譜能夠分析出各部分對總噪聲的奉獻(xiàn)。有關(guān)分析法如果同時存在許多噪聲