艦船設(shè)備振動(dòng)噪聲測(cè)量方法探討

錢(qián)文，朱宜生，周兆遜，孫成，陳中青，劉玉石，王超

（1.中國(guó)船舶重工集團(tuán)第七二三研究所，揚(yáng)州 225001；2.中國(guó)船舶工業(yè)電工電子設(shè)備環(huán)境與可靠性試驗(yàn)檢測(cè)中心，揚(yáng)州 225001）

1 測(cè)量?jī)x器

振動(dòng)噪聲測(cè)試所需的儀器主要有振動(dòng)噪聲測(cè)試分析系統(tǒng)、傳聲器、放大器、聲校準(zhǔn)器、加速度傳感器、電荷調(diào)理器、低噪聲電纜、計(jì)算機(jī)等。測(cè)量?jī)x器、儀表應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定且在校準(zhǔn)有效期內(nèi)，測(cè)量?jī)x器的精確度至少應(yīng)為被測(cè)參數(shù)容差的三分之一，其標(biāo)定應(yīng)能追溯到國(guó)家最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠適應(yīng)所測(cè)量的環(huán)境條件。

GJB 4058-2000[1]規(guī)定振動(dòng)加速度測(cè)量的頻率范圍通常為10 Hz～8 kHz，當(dāng)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)速低于600 r/min時(shí)，下限頻率取2 Hz；振動(dòng)烈度測(cè)量的頻率范圍應(yīng)10 Hz～1 kHz；因此在傳感器送校準(zhǔn)時(shí)，校準(zhǔn)頻率范圍應(yīng)覆蓋2 Hz～8 kHz，幅值偏差應(yīng)滿(mǎn)足±5 %；另外在傳感器采購(gòu)時(shí)還要關(guān)注傳感器使用的溫度范圍，應(yīng)覆蓋實(shí)際測(cè)量高溫、低溫極限溫度范圍，傳感器在低溫、高溫環(huán)境中測(cè)量時(shí)幅值響應(yīng)偏差會(huì)發(fā)生較大的波動(dòng)，圖1為某國(guó)產(chǎn)傳感器在-40 ℃的低溫環(huán)境箱內(nèi)的頻響曲線(xiàn)，在采集頻段內(nèi)加速度幅值比目標(biāo)幅值低10 %左右。

圖1 -40 ℃環(huán)境下頻域曲線(xiàn)

一般國(guó)產(chǎn)的傳聲器一般都將放大器和聲壓傳感器做成一體，在校準(zhǔn)時(shí)要分別對(duì)放大器和聲壓傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，圖2為某型號(hào)傳聲器，左半邊為聲壓傳感器，右半邊為放大器，出廠(chǎng)證書(shū)中均標(biāo)出了校準(zhǔn)靈敏度。每次測(cè)量前后，要用精度小于±0.3 dB的聲校準(zhǔn)器（圖3所示）對(duì)傳聲器、整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)（包括電纜）進(jìn)行校準(zhǔn)，因?yàn)閭髀暺鞯穆晧耗て容^薄弱，在使用、運(yùn)輸過(guò)程中碰撞、跌落均會(huì)對(duì)其靈敏度產(chǎn)生偏移或者損壞；如果發(fā)現(xiàn)校準(zhǔn)結(jié)果與聲校準(zhǔn)器額定功率偏差較大，則應(yīng)對(duì)傳聲器停用送修后再校準(zhǔn)；如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量前后誤差大于±1 dB，則本次測(cè)量結(jié)果無(wú)效，應(yīng)用傳聲器停用送修后再校準(zhǔn)。

圖2 傳聲器

圖3 聲校準(zhǔn)器

除了傳感器、傳聲器的校準(zhǔn)，振動(dòng)噪聲測(cè)量分析系統(tǒng)的檢定通常會(huì)被大家忽略，檢定周期根據(jù)測(cè)量的頻繁程度取一年或兩年，檢定參數(shù)主要有：頻率示值、諧波失真度、通道一致性、直流偏移等。

2 噪聲測(cè)量環(huán)境

噪聲測(cè)量中有兩個(gè)修正系數(shù)：環(huán)境修正系數(shù)K2、背景修正系數(shù)K1。

2.1 背景修正系數(shù)K1修正方法

定義測(cè)量值與背景值之差為Δ

當(dāng)Δ≥10 dB時(shí)，不需要進(jìn)行背景修正；

當(dāng)Δ＜5 dB時(shí)，不修正，檢測(cè)數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)值，數(shù)據(jù)可作為被測(cè)對(duì)象最高參考值，但不反映被測(cè)對(duì)象的實(shí)際水平；

當(dāng)5 dB≤Δ＜10 dB時(shí)，按照下列公式對(duì)測(cè)量值進(jìn)行背景修正，數(shù)據(jù)真實(shí)有效；

背景修正公式：

式中：

Li—第i測(cè)點(diǎn)修正后的值，單位：dB；

Lai—第i測(cè)點(diǎn)實(shí)際測(cè)量值，單位：dB；

Lki—第i測(cè)點(diǎn)背景測(cè)量值，單位：dB。

背景修正系數(shù)K1修正方法同樣適用于振動(dòng)加速度測(cè)量。

2.2 環(huán)境修正系數(shù)K2修正方法

GJB 4058-2000規(guī)定測(cè)量場(chǎng)所應(yīng)盡量選擇除地面外無(wú)反射的場(chǎng)所，當(dāng)測(cè)點(diǎn)到設(shè)備的距離為1倍和2倍的測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，其A聲級(jí)的差值應(yīng)不小于5 dB；如果不滿(mǎn)足，則需要進(jìn)行環(huán)境修正。常用的修正方法有兩種：

方法一：當(dāng)被測(cè)設(shè)備能從測(cè)量場(chǎng)地移開(kāi)時(shí)，可采用替代法。將標(biāo)定過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)聲源放置在與被測(cè)設(shè)備同樣的測(cè)量環(huán)境中，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)聲源在此環(huán)境下的聲功率級(jí)，環(huán)境修正值K2由下式求得：

圖4 標(biāo)準(zhǔn)聲源球

式中：

LW—現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量到的標(biāo)準(zhǔn)聲源聲功率級(jí)，單位dB；

LWr—標(biāo)準(zhǔn)聲源標(biāo)定的聲功率級(jí)，單位dB。

當(dāng)被測(cè)設(shè)備不能夠從測(cè)量場(chǎng)地移開(kāi)時(shí)，可采用側(cè)置法。將標(biāo)準(zhǔn)放置在設(shè)備周邊適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，如果在多個(gè)位置上放置標(biāo)準(zhǔn)聲源時(shí)，應(yīng)對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聲源聲功率級(jí)進(jìn)行測(cè)量，再計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)聲源放置在不同位置時(shí)的測(cè)量平均聲壓級(jí)，然后求得聲功率級(jí)。

方法二：通過(guò)測(cè)量環(huán)境的混響時(shí)間，來(lái)確定環(huán)境修正值K2。K2可由下列公式得出：

式中：

S—測(cè)量表面的面積，m2；

A—房間的吸聲量，m2。

房間的吸聲量A用測(cè)量混響時(shí)間的方法確定，吸聲量A由下式給出：

式中：

V—房間的體積，m2；

T—混響時(shí)間，s。

3 振動(dòng)測(cè)量信噪比

在振動(dòng)加速度測(cè)量前，測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的情況，充分調(diào)試測(cè)量分析設(shè)備，調(diào)整到信噪比最佳的位置。

方法一：選用高靈敏度的振動(dòng)傳感器，傳感器的靈敏度越高，測(cè)量系統(tǒng)的信噪比就越大，系統(tǒng)就不易受靜電干擾或電磁場(chǎng)的影響；但是傳感器的靈敏度越高，則重量約重，共振頻率也越低，因此選用高靈敏度的傳感器受其重量和頻率響應(yīng)的限制。根據(jù)測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，在沒(méi)有電荷調(diào)理器的情況下，選用靈敏度為5 mv/m.s-2的ICP加速度傳感器測(cè)量的背景振動(dòng)就很小了，因?yàn)镮CP傳感器由于阻抗很小，又是電壓輸出，所以線(xiàn)纜對(duì)外部干擾不敏感。

方法二：選用壓電式電荷型傳感器外接電荷調(diào)理器，電荷調(diào)理器可以將傳感器輸出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大，濾波傳輸給測(cè)量分析系統(tǒng)，進(jìn)而提高測(cè)量系統(tǒng)的信噪比。

某次設(shè)備振動(dòng)加速度測(cè)量中，在同一位置安裝高靈敏度電壓型加速度傳感器和外接電荷調(diào)理器的電荷型加速度傳感器同時(shí)測(cè)量設(shè)備Z向振動(dòng)背景，電壓型傳感器靈敏度為50 mv/g，電荷型傳感器靈敏度為10 Pc/g，電荷調(diào)理器增益設(shè)置為100 mv/g，采集結(jié)果如圖5所示：電荷型傳感器采集到的背景振動(dòng)加速度級(jí)為68.01 dB，電壓型傳感器采集到的背景振動(dòng)加速度級(jí)為83.72 dB，兩者相差15.71 dB。雖然15.71 dB的測(cè)量誤差對(duì)于評(píng)價(jià)平均機(jī)腳加速度級(jí)≤120 dB的設(shè)備沒(méi)有影響，但是對(duì)于評(píng)價(jià)平均機(jī)腳加速度級(jí)≤80 dB的設(shè)備來(lái)講，測(cè)量結(jié)果無(wú)法反映被測(cè)設(shè)備的實(shí)際水平。因此振動(dòng)測(cè)量中推薦采用方法二來(lái)提高測(cè)量系統(tǒng)的信噪比。

圖5 背景振動(dòng)

4 受試設(shè)備的安裝基礎(chǔ)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)備安裝基礎(chǔ)或平臺(tái)的總質(zhì)量應(yīng)大于設(shè)備質(zhì)量的10倍，設(shè)備與基礎(chǔ)之間應(yīng)采用彈性安裝方式。一般實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有條件建設(shè)專(zhuān)用的振動(dòng)測(cè)試安裝基礎(chǔ)，設(shè)備出廠(chǎng)試驗(yàn)時(shí)都在現(xiàn)場(chǎng)選取背景振動(dòng)小、方便安裝固定的基礎(chǔ)，無(wú)法保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在設(shè)備安裝、選用安裝基礎(chǔ)時(shí)需要關(guān)注點(diǎn)如下：

1）應(yīng)盡量選擇質(zhì)量大，剛度大的鋼質(zhì)安裝基礎(chǔ)；

2）安裝基礎(chǔ)的固有頻率應(yīng)不低于25 Hz；

3）設(shè)備固定基座的固有頻率不應(yīng)在設(shè)備的基本旋轉(zhuǎn)頻率或其他擾動(dòng)頻率的0.6～1.4倍范圍內(nèi)；

彈性安裝的設(shè)備的垂向固有頻率不得超過(guò)10 Hz或設(shè)備最低擾動(dòng)頻率的1/4（兩者中取較低的一個(gè)）。

5 振動(dòng)機(jī)腳加速度測(cè)量

5.1 加速度傳感器的固定方式

傳感器固定的方式通常有絕緣螺栓固定、高強(qiáng)度粘結(jié)劑固定、專(zhuān)用磁鐵固定、專(zhuān)用3M雙面膠固定。絕緣螺栓固定有很強(qiáng)的剛性，安裝諧振頻率大于20 kHz，缺點(diǎn)是測(cè)量位置需要鉆孔；高強(qiáng)度粘結(jié)劑固定固化后有足夠的剛度和強(qiáng)度，安裝諧振頻率大于10 kHz，缺點(diǎn)是每次測(cè)量前后需要清除安裝表面的殘余膠體，且時(shí)常串入電源回路干擾；專(zhuān)用磁鐵固定安裝拆卸方便，安裝諧振頻率大于10 kHz，缺點(diǎn)是要求測(cè)量位置的材質(zhì)必須為鐵、鈷、鎳才能吸引安裝磁座；專(zhuān)用3 M雙面膠固定優(yōu)點(diǎn)是黏貼、拆除方便，缺點(diǎn)是沒(méi)有足夠的安裝剛度，安裝諧振頻率小于10 kHz，測(cè)量頻率范圍較低。

因此，綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)推薦傳感器通過(guò)絕緣材質(zhì)的安裝塊（膠木塊）用高強(qiáng)度液體膠水固定于測(cè)量位置，安裝塊六面垂直水平，清潔無(wú)污染，傳感器用雙頭螺栓旋入安裝塊的安裝面。傳感器連接線(xiàn)纜應(yīng)當(dāng)充分拉緊，用紙膠帶固定于被測(cè)設(shè)備上或安裝基座上，避免測(cè)量過(guò)程中線(xiàn)纜與傳感器之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生干擾信號(hào)。

5.2 機(jī)腳加速度測(cè)量方法

振動(dòng)機(jī)腳加速度測(cè)量時(shí)，對(duì)于彈性安裝的設(shè)備，測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在所有減振器的上方，即在設(shè)備的底腳或底座上。測(cè)量應(yīng)在三個(gè)相互垂直的方向上進(jìn)行，其中Z為垂向，X為水平軸向，Y為垂直于Z、Y向。對(duì)于有多個(gè)安裝面的設(shè)備，應(yīng)按規(guī)定在每個(gè)安裝面上布置測(cè)點(diǎn)。下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例講解兩個(gè)安裝面的設(shè)備的測(cè)量方法。

某型設(shè)備底部安裝有四個(gè)減振器，背部安裝有兩個(gè)減振器，要求測(cè)量該設(shè)備的平均振動(dòng)加速度級(jí)。

測(cè)量平面：底部減振器安裝面，設(shè)備的垂向（減振器軸向）為Z向。背部減振器安裝面，設(shè)備的背向（減振器軸向）為Z向。安裝示意圖如圖6所示。

圖6 設(shè)備安裝示意圖

測(cè)點(diǎn)布置：布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)。底部減振器上方、設(shè)備機(jī)腳處分別為振1、振2、振3、振4；背部減振器上方、設(shè)備背部安裝腳處分別為振5、振6。

數(shù)據(jù)處理：振動(dòng)加速度級(jí)（La）是測(cè)得的結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度與振動(dòng)加速度基準(zhǔn)值a0之比的常用對(duì)數(shù)的20倍，按下列公式計(jì)算[2]：

式中：

La—結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度級(jí)，dB；

a—測(cè)得的結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度（rms），um/s2；

a0—振動(dòng)加速度基準(zhǔn)值（rms），a0= 1 um/s2。

多點(diǎn)測(cè)量時(shí)，Z向振動(dòng)加速度級(jí)采用平均值定義：

式中：

L1z～L6z—設(shè)備上各測(cè)點(diǎn)（振1～振6）Z向加速度振級(jí)，dB。

如果Z向L1z～L6z測(cè)量振級(jí)高于背景10 dB（包括10 dB）以上時(shí)，測(cè)量結(jié)果不予修正；低于10 dB時(shí)應(yīng)記錄背景振動(dòng)以便修正；背景振動(dòng)的修正按式（7）進(jìn)行：

式中：

Li—第i點(diǎn)經(jīng)背景振動(dòng)修正后的振級(jí)，dB；

Lai—實(shí)際測(cè)量振級(jí)，dB；

Lki—背景振動(dòng)，dB。

如果測(cè)點(diǎn)三個(gè)方向的振動(dòng)加速度都已測(cè)量，應(yīng)按式（5）、式（6）、式（7）分別計(jì)算X、Y方向的振動(dòng)加速度級(jí)。

6 噪聲測(cè)量

6.1 測(cè)量參數(shù)

目前出廠(chǎng)設(shè)備噪聲測(cè)量時(shí)都是測(cè)量設(shè)備表面平均聲壓級(jí)，不同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)由于測(cè)量環(huán)境的不同導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的差異。因此推薦采用聲功率級(jí)對(duì)出廠(chǎng)設(shè)備進(jìn)行臺(tái)架測(cè)量，聲功率級(jí)是反映設(shè)備的固有噪聲能量，與環(huán)境沒(méi)有關(guān)系，特別是在有半消聲室內(nèi)進(jìn)行臺(tái)架聲功率級(jí)的測(cè)量相對(duì)容易，具有可操作性。聲功率級(jí)的計(jì)算按式8進(jìn)行[3]：

式中：

Lw—聲功率級(jí)，dB（基準(zhǔn)值：1 pW）；

LP—測(cè)量表面平均聲壓級(jí)，dB；

K2—環(huán)境修正系數(shù)，dB ；

S—等效測(cè)量表面積，m2；

S0—面積基準(zhǔn)值，S0=1 m2。

測(cè)量參數(shù)選定為聲功率級(jí)，其中包括總聲功率級(jí)，A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)和頻帶聲功率級(jí)。測(cè)量頻率范圍可取為20～20 kHz?？偮暪β始?jí)為20～20 kHz頻率范圍內(nèi)聲功率級(jí)，頻帶聲功率級(jí)是指全頻帶范圍內(nèi)某一段頻率的聲功率級(jí)，比如20～200 Hz、350 Hz～2 kHz，3.15～20 kHz。A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)相當(dāng)于對(duì)聲功率使用A計(jì)權(quán)濾波器，A計(jì)權(quán)調(diào)整信號(hào)的方式類(lèi)似于人耳在中等聲級(jí)下的響應(yīng)，它是基于40 dB等響應(yīng)曲線(xiàn)。下圖是A、C、Z三種計(jì)權(quán)的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)。

圖7 A、C、Z計(jì)權(quán)頻響曲線(xiàn)

6.2 測(cè)量頻率范圍

人耳聽(tīng)音的頻率范圍為20 Hz～20 kHz，信號(hào)頻譜分析時(shí)不需要對(duì)每個(gè)頻率成分進(jìn)行具體分析，因此將20 Hz～20 kHz的頻率分為若干個(gè)頻帶，每個(gè)頻帶即為一個(gè)倍頻。頻程的劃分采用恒定帶寬比，比如1倍頻程每個(gè)頻帶的上限頻率是下限頻率的一倍，1/3倍頻程每個(gè)頻帶的上限頻率是下限頻率的1.26倍，每個(gè)頻帶的中心頻率是上限頻率與下限頻率的乘積的開(kāi)方。表1、表2分別列出了噪聲測(cè)量聲學(xué)頻譜分析中推薦使用的1/3倍頻程分析、倍頻程分析中心頻率與通頻帶。

表2 倍頻程分析中心頻率與通頻帶

GJB 763.5A-2020[4]中規(guī)定1/3倍頻帶聲壓級(jí)測(cè)量中心頻率至少為20 Hz～20 KHz，根據(jù)表1可知，上下限頻率范圍為17.8～22.4 Hz。同理，若采用1倍頻程分析，倍頻帶中心頻率范圍至少為16 Hz～16 kHz，對(duì)應(yīng)的上下限頻率范圍為11.2～22.4 Hz。

表1 1/3倍頻程分析

6.3 測(cè)點(diǎn)布置

首先將被測(cè)產(chǎn)品的外輪廓假想成一個(gè)稱(chēng)為基準(zhǔn)體的矩形六面體（不包括產(chǎn)品上對(duì)輻射噪聲影響不大的凸出面），與基準(zhǔn)體各面相平行且距離為d的六面體表面稱(chēng)為測(cè)量表面，d為測(cè)量距離，應(yīng)不小于1 m，一般取1 m。

圖8為GJB 4058-2000基準(zhǔn)體長(zhǎng)度不大于2m的測(cè)點(diǎn)布置位置，測(cè)點(diǎn)1～5分布在距離基準(zhǔn)體表面1 m的矩形包絡(luò)面上，其中測(cè)點(diǎn)5距離基準(zhǔn)體底部反射面的距離為（基準(zhǔn)體高度+1 m），測(cè)點(diǎn)1～4距離基準(zhǔn)體底部反射面的距離為1/2（基準(zhǔn)體高度+1 m），測(cè)點(diǎn)6～9為附加測(cè)點(diǎn)。

GJB 763.5A-2020對(duì)測(cè)點(diǎn)位置的布置進(jìn)行了細(xì)化，將被測(cè)設(shè)備分為2類(lèi)：直接放置在反射面上的設(shè)備和不直接放置在反射面上的設(shè)備。直接放置在反射面上的設(shè)備測(cè)點(diǎn)布置位置基本與GJB 4058-2000一致，四周測(cè)點(diǎn)位于基準(zhǔn)體的四個(gè)側(cè)面中心垂直線(xiàn)上，上方測(cè)點(diǎn)位于基準(zhǔn)體頂水平面中心上方1 m處。不直接放置在反射面上的設(shè)備通常指實(shí)際安裝方式為懸空壁掛式安裝的設(shè)備，其四周測(cè)點(diǎn)位于基準(zhǔn)體的三個(gè)側(cè)面中心垂直線(xiàn)上，上方測(cè)點(diǎn)位于基準(zhǔn)體頂水平面中心上方1 m處。圖9為GJB 763.5A-2020中小型設(shè)備聲壓級(jí)測(cè)量位置布置圖。

圖8與圖9中均標(biāo)出了基本測(cè)點(diǎn)和附加測(cè)點(diǎn)的位置，滿(mǎn)足以下兩種情況的基礎(chǔ)上，需要增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量，即附加測(cè)點(diǎn)：

圖8 基準(zhǔn)體L1≤2 m時(shí)的測(cè)量點(diǎn)位置

圖9 小型設(shè)備聲級(jí)測(cè)量位置（設(shè)備最大尺寸≤2 m，1 m≤設(shè)備高度≤2 m）

1）當(dāng)產(chǎn)品表面噪聲輻射指向性較強(qiáng)，造成相鄰測(cè)點(diǎn)位置上聲壓級(jí)相差5 dB以上時(shí)。

2）產(chǎn)品基準(zhǔn)尺寸較大（長(zhǎng)和寬均大于1.5 m）時(shí)，測(cè)量表面上測(cè)點(diǎn)間距超過(guò)2 d（2 m）。

7 振動(dòng)烈度測(cè)量方法

7.1 計(jì)算公式

振動(dòng)的參數(shù)有位移、速度和加速度，一般情況下，低頻的振動(dòng)強(qiáng)度由位移值度量，中頻的振動(dòng)強(qiáng)度由速度值度量，高頻的振動(dòng)強(qiáng)度由加速度值度量。而振動(dòng)烈度作為機(jī)器振動(dòng)的評(píng)定量值，通常用指定點(diǎn)測(cè)得振動(dòng)速度的最大均方根值表示。有式（9）計(jì)算[5]：

式中：

Vs—振動(dòng)烈度，mm/s；

Vx、Vy、Vz—分別為x、y、z三個(gè)方向上的振動(dòng)速度均方根值，mm/s；

Nx、Ny、Nz—分別為x、y、z三個(gè)方向上的測(cè)點(diǎn)數(shù)。

7.2 測(cè)量頻率范圍

測(cè)量系統(tǒng)的頻率范圍一般為10～1000 Hz，如果被測(cè)設(shè)備振動(dòng)的基頻小于10 Hz，則頻率范圍選擇在2～1000 Hz。

7.3 測(cè)點(diǎn)布置

1）測(cè)點(diǎn)布置前應(yīng)查閱設(shè)備技術(shù)資料，了解設(shè)備結(jié)構(gòu)原理；

2）測(cè)點(diǎn)應(yīng)該選擇信號(hào)傳遞路線(xiàn)最短的位置，盡量減少中間界面；

3）應(yīng)該選擇能反應(yīng)設(shè)備整體運(yùn)動(dòng)剛性較強(qiáng)的部位作為測(cè)點(diǎn)，如設(shè)備表面、機(jī)腳、前后端頂部、軸承座、機(jī)座等，一般都選為典型測(cè)點(diǎn),不得安裝在剛性差、局部振動(dòng)大的部位；

4）小型設(shè)備一般布置3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，中大型設(shè)備一般布置6～8個(gè)測(cè)點(diǎn)；

5）振動(dòng)傳感器應(yīng)選用三向傳感器，測(cè)量應(yīng)在x、y、z三個(gè)方向上進(jìn)行，z表示設(shè)備的垂向，x表示設(shè)備的軸向，y表示設(shè)備的徑向，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的方向保持一致；

6）傳感器安裝方式參考本文5.1推薦的安裝方式，也可以通過(guò)專(zhuān)用磁鐵吸附在測(cè)點(diǎn)部位；

7）查看傳感器安裝位置是否可靠，繪制設(shè)備簡(jiǎn)圖，并標(biāo)注測(cè)點(diǎn)和編號(hào)。

7.4 測(cè)量工況

設(shè)備運(yùn)行有各種工況，如：輕載與重載、快速與慢速、高壓與低壓、起動(dòng)與制動(dòng)、溫度變化和流量變化等。在各種工況條件下，設(shè)備的振動(dòng)情況是不同的，其測(cè)量結(jié)果也不一樣。

受試設(shè)備應(yīng)根據(jù)測(cè)量大綱的要求內(nèi)容工況運(yùn)行，一般選擇設(shè)備的額定工況作為振動(dòng)測(cè)量的工況。實(shí)際測(cè)量的工況應(yīng)記錄到測(cè)量報(bào)告中。

7.5 測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定與校驗(yàn)

每次測(cè)量前后應(yīng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和校驗(yàn)，當(dāng)設(shè)備尚未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由外界引起的背景振動(dòng)達(dá)到或超過(guò)被測(cè)設(shè)備振動(dòng)速度級(jí)的10 %（測(cè)量的振動(dòng)速度級(jí)和背景振動(dòng)的差值在10 dB以?xún)?nèi)）時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正，修正公式見(jiàn)式（10）：

式中：

V—經(jīng)背景振動(dòng)修正后的振動(dòng)速度級(jí)，dB；

Va—實(shí)際測(cè)量振動(dòng)速度級(jí)，dB；

Vk—背景振動(dòng)速度級(jí)，dB。

7.6 振動(dòng)烈度的分類(lèi)與評(píng)價(jià)

GB/T 16301-2008標(biāo)準(zhǔn)中將船舶機(jī)艙輔機(jī)振動(dòng)烈度的評(píng)價(jià)分為4個(gè)等級(jí)：A級(jí)為優(yōu)良工作狀態(tài)，B級(jí)為良好工作狀態(tài)，C級(jí)為合格工作狀態(tài)，D級(jí)為不合格工作狀態(tài)。

機(jī)艙輔機(jī)按其功率和轉(zhuǎn)動(dòng)方式分成5類(lèi)：第一類(lèi)——功率小于15 kW的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，第二類(lèi)——功率為15～75 kW的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，第三類(lèi)——功率大于75 kW的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，第四類(lèi)——功率不大于75 kW的往復(fù)式機(jī)器，第五類(lèi)——功率大于75 kW的往復(fù)式機(jī)器。

根據(jù)表3列出了機(jī)艙輔機(jī)在彈性與剛性支撐安裝方式下的振動(dòng)烈度等級(jí)限值得出：

表3 振動(dòng)烈度等級(jí)判別表

1）同類(lèi)型機(jī)器的評(píng)價(jià)等級(jí)越高，其振動(dòng)烈度限值越低。

2）同類(lèi)型機(jī)器在同一個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，剛性安裝振動(dòng)烈度限值比彈性安裝低。

3）小功率機(jī)器振動(dòng)烈度限值低于大功率機(jī)器振動(dòng)烈度限值。

4）同等功率的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的振動(dòng)烈度限值比往復(fù)式機(jī)器低。

8 設(shè)備隔振裝置振動(dòng)測(cè)量

隔振裝置是控制設(shè)備振動(dòng)加速度傳遞的重要技術(shù)手段，按隔振效果分為單層隔振裝置、雙層隔振裝置。隔振裝置通常用振級(jí)落差來(lái)表征其隔振效果，即測(cè)量安裝在設(shè)備隔振裝置上振動(dòng)加速度級(jí)與安裝在基座上的加速度級(jí)的落差。

單層隔振裝置是在設(shè)備與基座之間插入一層隔振機(jī)構(gòu)，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度傳至基座時(shí)得以降低，即為單層隔振。單層隔振機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單有效，成本容易控制，但是有以下缺點(diǎn)需要注意：

1）單層隔振裝置在10～200 Hz的低頻區(qū)域隔振效果比較理想，在200 Hz以上的高頻區(qū)域隔振效果不理想。

2）單層隔振裝置隔振效果一般不超過(guò)20 dB，不能滿(mǎn)足控制振動(dòng)噪聲指標(biāo)要求高的設(shè)備。

3）單層隔振裝置阻尼必須大，剛度必須小，才能有效降低設(shè)備在額定轉(zhuǎn)速工況下（通常低于50 Hz）運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)加速度級(jí)；但是阻尼大，剛度小意味著隔振裝置偏軟，穩(wěn)定性不好，在設(shè)備進(jìn)行傾斜搖擺試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)時(shí)隔振裝置有變形、碰撞的危險(xiǎn)。

雙層隔振裝置可以有效的解決單層隔振裝置的問(wèn)題，現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用于艦船大型設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、燃油機(jī)組、主機(jī)等。雙層隔振裝置系統(tǒng)包括了設(shè)備、第一層隔振器、第二層隔振器、中間質(zhì)量、安裝基座、管路連接、限位裝置等，設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，驗(yàn)證其性能時(shí)需要考慮隔振系統(tǒng)的固有頻率、振型、振動(dòng)響應(yīng)特性、抗沖擊特性、的隔振效果，其他安裝方式的設(shè)備，測(cè)量方向應(yīng)經(jīng)合同方認(rèn)可。下面介紹解隔振效果（振級(jí)落差）的計(jì)算方法：隔振器的動(dòng)力特性等。

對(duì)于平置式安裝的設(shè)備，通常只測(cè)量垂向

式中：

ΔLT—隔振系統(tǒng)的振級(jí)落差，dB；

LU—設(shè)備機(jī)腳處的振動(dòng)加速度級(jí)，dB；

LD—機(jī)座面板處的振動(dòng)加速度級(jí)，dB。

多點(diǎn)測(cè)量時(shí)，振級(jí)落差采用平均值定義

式中：

式中：

Lui—設(shè)備機(jī)腳上第i測(cè)點(diǎn)加速度總振級(jí)，dB；

LDi—安裝機(jī)座面板上第i測(cè)點(diǎn)的加速度總振級(jí)，dB；

N—測(cè)量總數(shù)。

9 結(jié)論

測(cè)量單位測(cè)量場(chǎng)地、測(cè)量?jī)x器的不同，測(cè)量人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解程度的高低，測(cè)量方法的不一致，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果存在著一定的差異性，不能有效評(píng)估被測(cè)設(shè)備振動(dòng)噪聲特性的真實(shí)水平。本文僅從8個(gè)方面進(jìn)行了探討，分析的還不夠全面，希望行業(yè)內(nèi)測(cè)量人員提出寶貴的意見(jiàn)，共同為提高振動(dòng)噪聲測(cè)量水平而努力。最后提出幾點(diǎn)建議供大家參考：

1）測(cè)量單位要加強(qiáng)測(cè)量人員的技術(shù)、技能培訓(xùn)，考核合格方可授權(quán)上崗；

2）實(shí)驗(yàn)室之間開(kāi)展技術(shù)交流，組織參與實(shí)驗(yàn)室之間的測(cè)量比對(duì)，參加授權(quán)/認(rèn)可組織實(shí)施的振動(dòng)噪聲測(cè)量項(xiàng)目的能力驗(yàn)證；

3）測(cè)量?jī)x器設(shè)備應(yīng)根據(jù)測(cè)量頻繁度進(jìn)行期間核查，以提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度；

4）引入測(cè)量不確定度的評(píng)定，分析不確定度的來(lái)源，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；

5）積極參加行業(yè)組織舉辦的技術(shù)培訓(xùn)/研討會(huì)，加強(qiáng)測(cè)量人員對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的理解，加強(qiáng)船舶振動(dòng)噪聲測(cè)量技術(shù)和方法的研究。