噪聲源的識(shí)別方法

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1、噪聲源識(shí)別是指在同時(shí)有許多噪聲源或包含許多振動(dòng)發(fā)生部件的復(fù)雜聲源情況下，為了確定各個(gè)聲源或振動(dòng)部件的聲輻射的性能，區(qū)分噪聲源，并根據(jù)他們對(duì)于生產(chǎn)的作用加以分等而進(jìn)行的測(cè)量與分析。人們的聽(tīng)覺(jué)器官就是非常好的識(shí)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(shí)別方法編輯分部開(kāi)動(dòng)法在某一段時(shí)間內(nèi)，只開(kāi)動(dòng)一臺(tái)機(jī)器或只讓機(jī)器中的某一個(gè)部件工作。用聲級(jí)計(jì)測(cè)量相應(yīng)的聲級(jí)。較強(qiáng)聲級(jí)所對(duì)應(yīng)的機(jī)器或部件就是主要的噪聲源。在能夠分別開(kāi)動(dòng)機(jī)器的情況下，這是一種簡(jiǎn)易有效的方法。選擇機(jī)套法用一個(gè)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(lái)。測(cè)量其輻射的聲功率。對(duì)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(shí)，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(shí)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(lái)自機(jī)器中各個(gè)部件表面的振動(dòng)。各振動(dòng)面輻射的聲功率W?可用下式計(jì)算：式中ρ0為空氣密度;c為聲速;A為振動(dòng)面的面積；V拔為該振動(dòng)面振動(dòng)速度的平方對(duì)時(shí)間和空間的平均值，可用加速度計(jì)對(duì)振動(dòng)面進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分處理而得到振動(dòng)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(jì)算出來(lái)，也

3、可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)予以確定。近場(chǎng)聲強(qiáng)法通過(guò)某一個(gè)面S的聲功率W，可對(duì)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(guò)面積分求出它所輻射的聲功率。測(cè)量近場(chǎng)聲強(qiáng)的方法有兩種：一種是測(cè)量表面的法向振動(dòng)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(gè)互相平行并靠近的傳聲器，從而避免在振動(dòng)面上固定一個(gè)加速度計(jì)的麻煩。測(cè)量原理見(jiàn)圖1。聲強(qiáng)是通過(guò)兩個(gè)傳聲器輸出信號(hào)的互功率譜來(lái)計(jì)算。為了消除由于測(cè)量系統(tǒng)兩個(gè)通道中信號(hào)的相對(duì)相位的移動(dòng)而引起的誤差，可將兩個(gè)傳聲器及其連接的通道互換位置。設(shè)測(cè)得交換前兩聲壓信號(hào)的互功率譜為G12，交換后兩聲壓信

4、號(hào)的互功率譜為G愇，則振動(dòng)面附近的法向聲強(qiáng)的頻譜函數(shù)In(ω)可用下式計(jì)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(gè)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(gè)傳聲器在振動(dòng)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(cè)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(cè)量，并通過(guò)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(chǎng)聲強(qiáng)法進(jìn)行噪聲源識(shí)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(shí)域分析法主要用于識(shí)別撞擊噪聲源。許多機(jī)器的噪聲是由不同部件在不同時(shí)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(shí)間變化的曲線出現(xiàn)一系列峰值。時(shí)域分析就是通過(guò)一定的方法確定曲線上各個(gè)峰值與各部件間的撞擊的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖2為一織布機(jī)的聲強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線。其中α、b、c、d相應(yīng)于四個(gè)不同部位的撞擊。聲強(qiáng)曲線各個(gè)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(shí)別無(wú)規(guī)噪聲源的一種重要方法，實(shí)質(zhì)上也是一種時(shí)域分析。互相關(guān)函數(shù)表征兩個(gè)時(shí)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(duì)于兩個(gè)有限功率的時(shí)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(shí)存在多個(gè)聲源，可用相關(guān)分析法確定每一聲源對(duì)聲場(chǎng)中某點(diǎn)聲音影響的大小。圖3表示用相關(guān)分析法對(duì)同時(shí)開(kāi)動(dòng)多臺(tái)機(jī)器(A、B、C、D、E、F)的車(chē)間進(jìn)行噪聲源識(shí)別。先將各臺(tái)機(jī)器的近場(chǎng)聲信號(hào)分別與車(chē)間中某指定點(diǎn)的聲信號(hào)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(duì)于指定點(diǎn)H來(lái)說(shuō)，較強(qiáng)的互相關(guān)所對(duì)應(yīng)的機(jī)器即為主要噪聲源。因?yàn)樵摍C(jī)器對(duì)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(cè)量聲場(chǎng)的聲壓；用加速度計(jì)測(cè)量各噪聲源的振動(dòng)。對(duì)這些信號(hào)作傅里葉變換，并對(duì)所得的頻譜進(jìn)行分析。某個(gè)噪聲源的振動(dòng)信號(hào)頻譜的主要部分和聲信號(hào)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(gè)聲源的頻譜特性相近，就要采用多重變量的統(tǒng)計(jì)方法，以求出各個(gè)聲源相應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。相干分析法在聲源識(shí)別中，用時(shí)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(hào)為x(t)，輸出信號(hào)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(hào)的功率譜;Gyy=Y(f)Y*(f),為輸出信號(hào)的功