噪音聲學(xué)檢測(cè)中的常用指標(biāo)及意義分析

李健楨，程華利，陳英武，李娟娟，李明超

（珠海市精實(shí)測(cè)控技術(shù)有限公司，廣東 珠海 519125）

1 音頻聲學(xué)當(dāng)中的基本測(cè)試

首先在聲壓級(jí)、聲級(jí)方面，聲壓級(jí)屬于不加計(jì)權(quán)的狀態(tài)下對(duì)聲壓的分貝進(jìn)行表示。但是聲級(jí)知識(shí)對(duì)聲級(jí)在計(jì)上已分內(nèi)來進(jìn)行表示的聲壓讀數(shù)。其中包含著A、B、C、D四個(gè)等級(jí)。其中的聲壓級(jí)特別是聲級(jí)在聲學(xué)測(cè)量當(dāng)中經(jīng)常要碰到的量，比如一般情況下對(duì)機(jī)器的噪聲一般都會(huì)用分貝來進(jìn)行表示機(jī)器的噪聲質(zhì)量指標(biāo)，機(jī)器的出場(chǎng)當(dāng)中都需要滿足的有關(guān)噪聲的規(guī)定。

在聲壓當(dāng)中需要跟隨頻率的變化而進(jìn)行測(cè)量，其中需要對(duì)聲信號(hào)特征的常用測(cè)量，比如在頻譜分析方面：如要需要進(jìn)行減噪或者聲信息的特征研究，就需要對(duì)聲信號(hào)的頻率成分進(jìn)行有效測(cè)量，也就是需要對(duì)頻率變化的狀態(tài)情況進(jìn)行測(cè)量。在揚(yáng)聲器的頻響特性方面，揚(yáng)聲器的頻響特性主要是對(duì)揚(yáng)聲器在恒壓饋電的情況狀態(tài)下?lián)P聲器的輻射聲和頻率所產(chǎn)生的變化情況進(jìn)行測(cè)定。

在聲壓和時(shí)間變化關(guān)系測(cè)定方面，首先需要對(duì)混響時(shí)間進(jìn)行有效測(cè)量，氣息還要是按等效的連續(xù)的噪聲級(jí)的測(cè)量，一般情況下利用分貝來進(jìn)行穩(wěn)態(tài)噪聲的評(píng)價(jià)，但是在人們接觸到的噪音是屬于斷續(xù)狀態(tài)當(dāng)中。在此種情況下，需要對(duì)某一個(gè)時(shí)刻的分貝進(jìn)行測(cè)量時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要對(duì)工作時(shí)間內(nèi)的平均等效連續(xù)噪聲級(jí)別來進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)行時(shí)間平均值的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲壓界隨著時(shí)間的變化產(chǎn)生的規(guī)律進(jìn)行測(cè)量。

在相關(guān)函數(shù)的測(cè)量方面，相關(guān)的函數(shù)在信息提取方面得到了廣泛的應(yīng)用，在相關(guān)函數(shù)當(dāng)中可以對(duì)信號(hào)頻譜或者是功率譜的密度進(jìn)行顯示，在不同的信號(hào)當(dāng)中存在著不同形式的相關(guān)函數(shù)，這個(gè)特性經(jīng)常被用于信號(hào)的檢測(cè)。在相關(guān)的函數(shù)進(jìn)對(duì)噪聲聲源進(jìn)行測(cè)定以及震動(dòng)傳遞特定方面都有一定的作用。

2 風(fēng)扇總聲壓級(jí)降噪機(jī)理的研究分析

在本文當(dāng)中，主要以電子器件散熱的變速軸流風(fēng)扇來作為主要研究對(duì)象，如圖1所示，風(fēng)扇的外框尺寸為120mm×120mm×38mm，具有7個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉片和11個(gè)支撐，散熱風(fēng)扇的電機(jī)電源線固定在某個(gè)支撐當(dāng)中，其中風(fēng)扇的進(jìn)口位置處設(shè)置有導(dǎo)流罩。其中導(dǎo)流罩的外徑約為124mm。

圖1 測(cè)試風(fēng)扇結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)散熱風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲特性進(jìn)行測(cè)量之后，可以對(duì)散熱風(fēng)扇的噪聲頻譜和遠(yuǎn)場(chǎng)的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析，在上述的散熱風(fēng)扇遠(yuǎn)場(chǎng)的起動(dòng)噪聲總聲壓級(jí)和轉(zhuǎn)速的指數(shù)關(guān)系方面，屬于典型的偶級(jí)源噪聲特點(diǎn)，對(duì)于噪聲窄帶譜來說，屬于離散的單音噪聲疊加寬頻的噪聲，并且離散的單音為主要的氣動(dòng)噪聲來源。對(duì)于風(fēng)扇的主要噪聲源的非定長(zhǎng)脈動(dòng)力方面主要來與風(fēng)扇當(dāng)中不均勻和動(dòng)靜干涉的工作作用下產(chǎn)生的。在利用管道模態(tài)截止方式當(dāng)中，需要對(duì)散熱風(fēng)扇的進(jìn)出口進(jìn)行不同長(zhǎng)度管道的加裝，從而實(shí)現(xiàn)噪聲控制技術(shù)的研究，管道的長(zhǎng)度和噪聲的大小造成的影響不同。其中出口進(jìn)行安裝短管時(shí)所產(chǎn)生的寬頻噪聲變化不大，因此離散頻率噪聲在不同測(cè)點(diǎn)位置變化不同。本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，散熱風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口安裝2cm管道可以使遠(yuǎn)場(chǎng)1m處平均總聲壓級(jí)降低4.1分貝。在進(jìn)風(fēng)口的2cm位置處安裝散熱離散單音進(jìn)行模態(tài)結(jié)果的分析，管道模態(tài)的截止方式所產(chǎn)生的降噪效果相對(duì)明顯，利用進(jìn)口位置處進(jìn)行安裝短管可以有效的降低風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲方式。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 軟件概述

在本文當(dāng)中，對(duì)聽音測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了研究，該軟件的軟件環(huán)境為操作系統(tǒng)：WindowsXP、Windows7、Windows8、Windows10（支持32位及64位系統(tǒng)），主要功能為噪音測(cè)試與分析，具備噪音實(shí)時(shí)波形、FFT頻譜分析、CPB倍頻程分析、SPL聲壓級(jí)趨勢(shì)圖以及頻率點(diǎn)統(tǒng)計(jì)等功能，可監(jiān)聽多個(gè)通道的噪音，具備自動(dòng)切換通道及手動(dòng)切換通道兩種通道監(jiān)聽方式，供測(cè)試員判定測(cè)試結(jié)果，配備掃碼槍可掃描被測(cè)物二維碼并自動(dòng)以此二維碼信息保存原始數(shù)據(jù)，方便后期回放，具備靜態(tài)回放及動(dòng)態(tài)回放功能。在該軟件的技術(shù)特點(diǎn)方面，可以實(shí)時(shí)采集、分析以及監(jiān)聽噪音，實(shí)現(xiàn)掃碼自動(dòng)按二維碼信息保存原始數(shù)據(jù)、自動(dòng)切換監(jiān)聽通道以及自動(dòng)停止采集，采集通道及監(jiān)聽通道可自定義，動(dòng)態(tài)回放功能，用戶可重新分析及監(jiān)聽噪音變化過程，具備導(dǎo)出圖片及報(bào)表導(dǎo)出功能，具備用戶權(quán)限功能，操作員只能使用軟件部分功能。

在操作的過程當(dāng)中，需要傳感器應(yīng)輕拿輕放，避免跌落在堅(jiān)硬表面，摔落很可能造成傳感器損壞。每次用完傳感器之后，按序列號(hào)將傳感器放回原處。傳感器校準(zhǔn)卡片切勿丟失，校準(zhǔn)卡片上有傳感器出廠時(shí)的重要校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，如靈敏度等。保證傳感器與被測(cè)對(duì)象之間絕緣可避免從傳感器引入電磁干擾。掌握傳感器的安裝與使用方法，噪聲測(cè)試系統(tǒng)基本操作和使用方法。4.使用前請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)好被測(cè)點(diǎn)不帶電，以免損壞儀器和傳感器。傳感器固定在不帶電、潔凈的支架或表面上。不要熱插拔傳感器及其電纜線，請(qǐng)?jiān)谶B接好傳感器之后再開啟測(cè)試對(duì)象。

3.2 軟件界面運(yùn)行

3.2.1 運(yùn)行聽音測(cè)試軟件

運(yùn)行聽音測(cè)試軟件之前，請(qǐng)確認(rèn)應(yīng)變計(jì)、測(cè)試儀器已經(jīng)正確連接，并已打開設(shè)備電源開關(guān)。雙擊聽音測(cè)試軟件圖標(biāo)或桌面快捷方式啟動(dòng)軟件，等待軟件加載完畢后自動(dòng)進(jìn)入程序主界面（默認(rèn)為振動(dòng)測(cè)試模塊的操作員模式）。

3.2.2 參數(shù)設(shè)置

圖2 聽音測(cè)試軟件初始界面

點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可進(jìn)行通道配置和分析參數(shù)等基本設(shè)置。勾選啟用通道，設(shè)置激勵(lì)源、增益、是否啟用調(diào)理器等參數(shù)，使用靈敏度校準(zhǔn)功能將傳感器校準(zhǔn)，點(diǎn)擊提交修改靈敏度，完成通道配置的基本設(shè)置。使用掃碼槍掃描電機(jī)二維碼，讀取并顯示電機(jī)的類型或名稱等信息，并以此作為數(shù)據(jù)保存文件名稱保存噪音數(shù)據(jù)。將電機(jī)放入隔音箱內(nèi)，并可通過接線端子快速插拔對(duì)電機(jī)進(jìn)行接線，關(guān)閉箱門并將電機(jī)上電。點(diǎn)擊開始/停止按鈕后，設(shè)備進(jìn)行測(cè)試或者停止測(cè)試。

圖3 通道配置界面

4 結(jié)束語

綜上所述，在對(duì)噪音的聲學(xué)檢測(cè)當(dāng)中，聲學(xué)參數(shù)和指標(biāo)方面需要根據(jù)實(shí)際情況來作出分析和檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)客觀的進(jìn)行聲學(xué)評(píng)價(jià)。在噪音方面屬于復(fù)雜的多維現(xiàn)象，因此對(duì)噪聲的檢測(cè)在多個(gè)方面當(dāng)中在社會(huì)得到了廣泛的應(yīng)用，因此需要利用多參數(shù)的評(píng)價(jià)來實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的狀態(tài)和情況，最終作出合理準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)和分析。