噪聲源的識別方法

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1、噪聲源識別是指在同時有許多噪聲源或包含許多振動發(fā)生部件的復(fù)雜聲源情況下，為了確定各個聲源或振動部件的聲輻射的性能，區(qū)分噪聲源，并根據(jù)他們對于生產(chǎn)的作用加以分等而進(jìn)行的測量與分析。人們的聽覺器官就是非常好的識別噪聲源的分析器，人耳具有方向性辨別、頻率分析等能力。2常用識別方法編輯分部開動法在某一段時間內(nèi)，只開動一臺機(jī)器或只讓機(jī)器中的某一個部件工作。用聲級計測量相應(yīng)的聲級。較強(qiáng)聲級所對應(yīng)的機(jī)器或部件就是主要的噪聲源。在能夠分別開動機(jī)器的情況下，這是一種簡易有效的方法。選擇機(jī)套法用一個與機(jī)器表面各部分很貼近的機(jī)套將機(jī)器完全罩住。然后去掉套子的某一部分，讓機(jī)

2、器某一局部表面露出來。測量其輻射的聲功率。對機(jī)器不同的局部表面重復(fù)這種試驗(yàn)并進(jìn)行比較，便可以找出輻射噪聲較強(qiáng)的部分。在頻率低于200～300赫時，一般隔聲機(jī)套的隔聲量不夠大。因此這種方法只適用于識別發(fā)出中頻和高頻噪聲的那些機(jī)器。表面振速法大部分機(jī)器的噪聲，來自機(jī)器中各個部件表面的振動。各振動面輻射的聲功率W?可用下式計算：式中ρ0為空氣密度;c為聲速;A為振動面的面積；V拔為該振動面振動速度的平方對時間和空間的平均值，可用加速度計對振動面進(jìn)行測量，并對信號進(jìn)行積分處理而得到振動速度V；σrad為聲輻射效率，各種形狀的梁和板的聲輻射效率可以計算出來，也

3、可以通過實(shí)驗(yàn)予以確定。近場聲強(qiáng)法通過某一個面S的聲功率W，可對聲強(qiáng)I進(jìn)行面積分而得到：如果已知機(jī)器某一部件表面附近的聲強(qiáng)，則可通過面積分求出它所輻射的聲功率。測量近場聲強(qiáng)的方法有兩種：一種是測量表面的法向振動速度?un(t)和表面附近的聲壓p(t)；聲強(qiáng)另一種是采用兩個互相平行并靠近的傳聲器，從而避免在振動面上固定一個加速度計的麻煩。測量原理見圖1。聲強(qiáng)是通過兩個傳聲器輸出信號的互功率譜來計算。為了消除由于測量系統(tǒng)兩個通道中信號的相對相位的移動而引起的誤差，可將兩個傳聲器及其連接的通道互換位置。設(shè)測得交換前兩聲壓信號的互功率譜為G12，交換后兩聲壓信

4、號的互功率譜為G愇，則振動面附近的法向聲強(qiáng)的頻譜函數(shù)In(ω)可用下式計算：In(ω)=Im{【G12·G愇】1/2}2ρω△r

5、H1

6、

7、H2

8、式中Im表示取虛部；

9、H1

10、和

11、H2

12、分別為兩個傳聲器系統(tǒng)的增益因數(shù)有效值；ω為角頻率；ρ為空氣密度；△r為兩個傳聲器在振動面法線方向的距離。要求K△r<<1，K=ω/c為波數(shù)。從而△r的大小限制了聲強(qiáng)測量的最高頻率。求出In（ω）的傅里葉反變換，便可得到法向聲強(qiáng)In(t)。在機(jī)器部件表面附近的許多點(diǎn)進(jìn)行這樣的測量，并通過上述求W?式的積分，即可得到該部件輻射的總聲功率。用近場聲強(qiáng)法進(jìn)行噪聲源識別，不必在特殊

13、聲學(xué)環(huán)境中（如消聲室或混響室）進(jìn)行。時域分析法主要用于識別撞擊噪聲源。許多機(jī)器的噪聲是由不同部件在不同時間里相互撞擊產(chǎn)生的。這些不同的撞擊聲使得聲壓或聲強(qiáng)隨時間變化的曲線出現(xiàn)一系列峰值。時域分析就是通過一定的方法確定曲線上各個峰值與各部件間的撞擊的對應(yīng)關(guān)系。圖2為一織布機(jī)的聲強(qiáng)隨時間變化的曲線。其中α、b、c、d相應(yīng)于四個不同部位的撞擊。聲強(qiáng)曲線各個峰相應(yīng)的一段曲線下的面積與該撞擊的輻射聲能存在比例關(guān)系，因而可以確定哪些是主要的撞擊聲源。相關(guān)分析法識別無規(guī)噪聲源的一種重要方法，實(shí)質(zhì)上也是一種時域分析。互相關(guān)函數(shù)表征兩個時間函數(shù)的相似性，可以定量地描述

14、它們之間相互依賴程度，從而揭示它們之間的因果關(guān)系。對于兩個有限功率的時間函數(shù)f1(t)及?f2(t),其互相關(guān)函數(shù)φ21(τ)可用下式表示：如同時存在多個聲源，可用相關(guān)分析法確定每一聲源對聲場中某點(diǎn)聲音影響的大小。圖3表示用相關(guān)分析法對同時開動多臺機(jī)器(A、B、C、D、E、F)的車間進(jìn)行噪聲源識別。先將各臺機(jī)器的近場聲信號分別與車間中某指定點(diǎn)的聲信號送至相關(guān)器，求出它們之間的互相關(guān)函數(shù)；再將各組數(shù)據(jù)歸一化,然后進(jìn)行比較。對于指定點(diǎn)H來說，較強(qiáng)的互相關(guān)所對應(yīng)的機(jī)器即為主要噪聲源。因?yàn)樵摍C(jī)器對H點(diǎn)聲音的影響較大。頻域分析法如果各聲源所產(chǎn)生的噪聲是不同頻率

15、區(qū)域的窄帶聲，可采用窄帶頻譜分析的方法。用傳聲器測量聲場的聲壓；用加速度計測量各噪聲源的振動。對這些信號作傅里葉變換，并對所得的頻譜進(jìn)行分析。某個噪聲源的振動信號頻譜的主要部分和聲信號頻譜的主要部分位于相同的頻率區(qū)域,或在某些頻率都有峰值,即可認(rèn)為這一噪聲源為主要噪聲源。如果各個聲源的頻譜特性相近，就要采用多重變量的統(tǒng)計方法，以求出各個聲源相應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。相干分析法在聲源識別中，用時間域的互相關(guān)函數(shù)方法得到的信息，也可用頻率域的相干函數(shù)方法得到。假設(shè)一線性系統(tǒng)，其輸入信號為x(t)，輸出信號為y(t)；X(f)和Y(f)分別為其傅里葉變換，則相干

16、函數(shù)的定義為：式中Gxx=X(f)X*(f),為輸入信號的功率譜;Gyy=Y(f)Y*(f),為輸出信號的功