洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量不確定度的計(jì)算

吳建峰，戚 春，錢(qián)今煬

(1．中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所，上海200233;2．中國(guó)人民解放軍駐上海航天局中心軍事代表室，上海200240)

在實(shí)際測(cè)量中很多因素會(huì)影響家用洗衣機(jī)用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量不確定度的值，它是測(cè)試人員、測(cè)試設(shè)備、測(cè)試操作規(guī)程、測(cè)試環(huán)境及軟件等幾大因素的綜合，并貫穿于獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程中。

1洗衣機(jī)電機(jī)噪聲測(cè)量不確定度的計(jì)算方法

洗衣機(jī)電機(jī)噪聲的測(cè)試按現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)采用GB10069．1-88《旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法及限值，噪聲工程測(cè)定方法》［2］進(jìn)行測(cè)試，先測(cè)試電機(jī)的聲壓級(jí)噪聲，通過(guò)函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出電機(jī)最終A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)噪聲LW。具體計(jì)算公式如下:

式中:LW為A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)噪聲;為A計(jì)平均聲壓級(jí)噪聲;s為測(cè)量面積，測(cè)試采用半球面法測(cè)點(diǎn)配置，故 s=2πr2;s0為基準(zhǔn)面積，s0=1 m2。

2測(cè)量不確定度的來(lái)源分析

綜合測(cè)量方法及測(cè)量環(huán)境等因素對(duì)測(cè)量不確定度的影響可分為以下兩大類(lèi):

2．1測(cè)量與環(huán)境因素對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲影響從而對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度的影響

(1)重復(fù)性測(cè)試對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響

(2)2230型聲級(jí)計(jì)校準(zhǔn)所帶來(lái)的不確定度對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響

(3)2230型聲級(jí)計(jì)分辨率對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響

(4)環(huán)境條件即測(cè)試場(chǎng)所的環(huán)境反射對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響

(5)溫度、氣壓對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響

2．2測(cè)量半徑的誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度的影響

在測(cè)試過(guò)程中測(cè)量半徑是用直尺來(lái)確定的，因此不用考慮半徑測(cè)量時(shí)直尺沒(méi)有拉直而引起的誤差，只需考慮顯示誤差，其顯示誤差為±0．5 mm。

噪聲測(cè)量的不確定度影響因素如圖1所示。

圖1 測(cè)量的不確定度影響因素

綜上所述由分析影響洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量不確定度的六大因素和特點(diǎn)可知，重復(fù)性測(cè)量引起的不確定度應(yīng)采用A類(lèi)評(píng)定方法，其余幾種因素應(yīng)采用B類(lèi)評(píng)定方法。

3測(cè)量不確定度的評(píng)定

3．1測(cè)量不確定度的A類(lèi)分量

A類(lèi)不確定度是在一系列重復(fù)測(cè)量中，用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的分量。

本文采用某公司的XTD-180型家用洗衣機(jī)用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，測(cè)試人員相同，測(cè)試條件按國(guó)標(biāo)GB10069．1-88［2］的要求進(jìn)行并保持一致;且測(cè)試時(shí)保證背景噪聲為17．9 dB(A)。噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 聲壓級(jí)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)

由六次測(cè)量值通過(guò)貝塞爾公式:

3．2測(cè)量不確定度的B類(lèi)分量

凡是不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的不確定度稱(chēng)之為B類(lèi)不確定度，它主要由儀器設(shè)備自身精度限制和其它系統(tǒng)性因素產(chǎn)生。

3．2．1聲級(jí)計(jì)校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度的影響對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)

查聲級(jí)計(jì)校準(zhǔn)報(bào)告得擴(kuò)展不確定度U95=0．19 dB，由于校準(zhǔn)報(bào)告無(wú)其它可供參考量，故認(rèn)定校準(zhǔn)的不確定度為t分布，置信水準(zhǔn)p=95%。

3．2．2 2230型聲級(jí)計(jì)分辨率對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)

數(shù)字儀器指示裝置的分辨率(δx)是產(chǎn)生不確定度的主要因素。其標(biāo)準(zhǔn)偏差為u=0．29δx。

由2230型聲級(jí)計(jì)的使用說(shuō)明書(shū)可知，2230型聲級(jí)計(jì)液晶顯示的分辨率為0．1 dB，故聲級(jí)計(jì)分辨率引起的不確定度分量 uB2=0．29δx=0．029 dB(A)。

數(shù)字儀器顯示的分辨力是可見(jiàn)的、較直觀的，故對(duì)其信息來(lái)源的可信程度非常高;因此認(rèn)定其自由度vB2=∞。

3．2．3溫度、氣壓對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)

測(cè)試時(shí)環(huán)境條件為:溫度17℃、相對(duì)濕度60%，由于上海所處的海拔高度約為4 m，故可認(rèn)為其大氣壓力為100 kPa。由下式:

得K3=0．022 dB(A)，故溫度、氣壓對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的不確定度分量uB3=K3=0．022 dB(A)。

我們對(duì)其信息來(lái)源的可信程度為90%;查文獻(xiàn)［1］中表6．3可得自由度 vB3=50。

3．2．4測(cè)量半徑誤差對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)

假設(shè)對(duì)其信息來(lái)源的可信程度為90%;查文獻(xiàn)［1］中表格，查得自由度vB4=50。

3．2．5環(huán)境反射對(duì)平均聲壓級(jí)噪聲的影響對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)

由于測(cè)試的噪聲室是半消音室，為半自由場(chǎng)，因此不考慮其對(duì)不確定度的影響。

3．3合成測(cè)量不確定度的計(jì)算

3．3．1合成不確定度計(jì)算

(1)所有測(cè)量的聲壓級(jí)量的貢獻(xiàn)

由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間除uB3負(fù)相關(guān)之外，其余互不相關(guān)，故:

(2)測(cè)量的聲壓級(jí)的貢獻(xiàn)與測(cè)量半徑的貢獻(xiàn)是正或負(fù)相關(guān)

總的合成不確定度uc=uc1±uB4=0．097 8±0．006 dB(A)，取其大值，因此合成不確定度uc=0．103 dB(A)

3．3．2合成不確定度的自由度計(jì)算

合成不確定度的自由度計(jì)算公式:

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到合成不確定度的自由度為veff=22。

3．4擴(kuò)展不確定度的確定

確定包含因子K值，按p=95%，veff=22，查文獻(xiàn)［1］中附錄 A，可得 t95=2．09，所以 k=t95=2．09，擴(kuò)展不確定度 U=kuc=2．09 ×0．103=0．215 dB(A)

4結(jié) 語(yǔ)

噪聲測(cè)試中主要的測(cè)量不確定度來(lái)源為設(shè)備的精度，所以測(cè)試設(shè)備精度越高，越有利于測(cè)量的正確性的提高，實(shí)踐證明設(shè)備需定期計(jì)量檢定。由于聲級(jí)計(jì)放置的環(huán)境件(尤其是潮濕)對(duì)聲級(jí)計(jì)傳感器有較大影響，因此在計(jì)量檢定后將聲級(jí)計(jì)置于恒溫室可提高測(cè)量系統(tǒng)的有效性，另外在測(cè)試之前用經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定的聲校準(zhǔn)器對(duì)聲級(jí)計(jì)進(jìn)行自檢也很必要。

［1］ JJF1059-1999，測(cè)量不確定度評(píng)表與表示［S］．

［2］ GB10069．1-88，旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法及限值［S］．

［3］ JB/T3758-1996，家用洗衣機(jī)用電動(dòng)機(jī)通用技術(shù)條件［S］．