基于頻譜分析的汽車總裝車間噪聲分析及控制

黃英健

摘要：噪聲是汽車制造行業(yè)中普遍存在且迫切需要解決的問題，對作業(yè)人員生理健康和心理健康造成嚴(yán)重的影響?；诖?，本文首先介紹聲壓級合成模型和頻譜分析方法，之后結(jié)合某汽車公司總裝車間的實際案例，分析聲壓級合成模型和頻譜分析方法在企業(yè)中應(yīng)用，并從聲源控制、隔聲控制與人員防護等方面提出了噪聲控制措施。

關(guān)鍵詞：頻譜分析；汽車總裝；聲壓級合成模型；噪聲

中圖分類號：TU275.2 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）016-000-01

一、引言

噪聲干擾對人的腦力勞動有極大的消極影響，使人的精力分散，工作效率下降。另外，噪聲也會對生理造成危害，造成大腦皮層的興奮和抑制平衡失調(diào)，導(dǎo)致條件反射異常，引起各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如患者常出現(xiàn)頭痛、耳鳴、多夢、失眠、心慌、記憶力衰退等癥狀。

基于噪聲干擾的大量存在和嚴(yán)重危害，本文首先介紹聲壓級合成模型和頻譜分析方法，之后結(jié)合某汽車公司總裝車間的實際案例，分析聲壓級合成模型和頻譜分析方法在企業(yè)中應(yīng)用，實現(xiàn)對噪聲的分析及改善。

二、聲壓級合成模型

在實際噪聲環(huán)境中，往往有多個生源同時存在，幾個不同的生源同時作用在聲場中同一點上，它們產(chǎn)生的總生壓可以通過能量合成的原則進行計算。若在某點分別測得幾個聲源的聲壓為，該點總聲壓滿足（i= 1，2，…，n）

代入式聲壓級的表達式，則總聲壓級

Lpt=20lg=10lg=10lg（i= 1，2，…，n） （1）

由聲壓級的定義可知，故有=100.1Lpi

因此，總聲壓級Lpt=10lg（i= 1，2，…，n） （2）

一般情況下，某一聲源的聲壓Pi，總是在一定的背景聲壓Pb下測得的。要準(zhǔn)確地了解聲源的聲壓級，必須從總聲壓中去除背景聲源的影響，根據(jù)聲壓合成法

則有 ，因此

故聲源聲壓級計算 （3）

三、噪聲的頻譜分析

各種聲源發(fā)出的聲音大多是由許多不同強度，不同頻率的聲音復(fù)合而成。具有不同頻率（或頻段）成分的聲波具有不同的能量，這種頻率成分與能量分布的關(guān)系稱為聲的頻譜。將聲源發(fā)出的聲音強度按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律，稱為頻譜分析。

為了便于實際測量和分析，人為地把聲頻范圍劃分為幾個小的頻段，在每一個頻段中，上限頻率與下限頻率之間的距離稱為頻程，它以上限頻率和下限頻率之比的對數(shù)表示，此對數(shù)通常以2為底，因此n=或，式中，n為倍頻程數(shù)。在實際分析中，通常以倍頻程或1/3倍頻程進行分析。n=1為1個倍頻程，n=1/3為1/3倍頻程。1個倍頻程表示上限頻率為下限頻率的2倍，倍頻程通常用它的幾何中心頻率代表，中心頻率與上、下限頻率之間的關(guān)系為，這里的是一個頻率，但它代表著一個倍頻程的頻率范圍。目前，國際上對倍頻程的劃分方法已通用化了。

四、頻譜分析方法在總裝配送中的應(yīng)用

由公式推出配送噪聲的頻譜如表1所示：

各頻率成分與聲強的分布關(guān)系的圖形稱為頻譜圖。通常是先測定出該噪聲的各頻率成分與相應(yīng)的聲壓級或聲功率級，然后以頻率為橫坐標(biāo)，以聲壓級（或聲功率級）為縱坐標(biāo)進行繪圖，繪制頻譜圖。

通過觀察電瓶車配送噪聲頻譜圖，當(dāng)噪聲中心頻率為31.5、63、125、16k的時候噪聲值較大，所以應(yīng)采取措施避免聲音頻率落入該區(qū)間。可以從以下幾個方面進行改進：

1.調(diào)節(jié)配送電瓶車的運行速度。避免震動的頻率落入高噪聲區(qū)間。

2.采用彈性車輪。為采用彈性車輪降低輪軌噪聲，在車輪的輪輞與輻板之間加設(shè)橡膠件，使二者之間的金屬脫離直接接觸，利用橡膠元件把輪輞和輻板的振動轉(zhuǎn)化為熱能，從而吸收和衰減一部分噪聲。經(jīng)測試，彈性車輪對于水平和垂直激擾的消聲效果，相比于實心車輪，可降低噪聲達10～20dB，

3.定期修整路面，減少不平整性。對路面定期進行查修， 提高其表面平整完好狀態(tài)， 是降低滾動噪聲行之有效的措施。

4.改進車輛連接部位結(jié)構(gòu)。在車輪與器具連接部分夾上膠皮，減少震蕩，以降低由于振動和相互碰撞產(chǎn)生的噪聲。

5.配送人員佩戴防聲工具。在高噪聲環(huán)境下，必須使用個人防聲工具，對操作者的聽力進行個人防護。防聲用具常見的有防聲耳塞、耳罩、防噪聲帽等，它們可以降低噪聲20～30dB（A）。不同材料的防護用品對不同頻率噪聲的衰減作用不同，公司可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況和配送工人的要求，為每位工人配合適的防聲工具。

五、結(jié)束語

總裝車間配送噪聲是總裝車間噪聲的重要來源之一，是噪聲控制的重要內(nèi)容。作者運用頻譜分析法對配送時的噪聲進行研究，給出了噪聲控制措施。試驗結(jié)果表明，方法能夠有效降低噪聲，同時也為同類作業(yè)的噪聲控制提供一種切實可行的方法，對于其他制造行業(yè)也有一定的指導(dǎo)意義。

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