王 偉

（蘇美達(dá)機(jī)電有限公司，南京 211100）

小型汽油發(fā)電機(jī)組噪聲的聲強(qiáng)測(cè)量方法與分析

王 偉

（蘇美達(dá)機(jī)電有限公司，南京 211100）

本文主要介紹聲強(qiáng)法測(cè)量的基本方法，然后利用聲法測(cè)量對(duì)通信車載小型汽油發(fā)電機(jī)組噪聲進(jìn)行分析。

發(fā)電機(jī)組 噪聲 聲強(qiáng)法 測(cè)量

引言

在全球范圍內(nèi)來說，噪音污染是最嚴(yán)重的污染之一。而對(duì)于發(fā)電機(jī)組來說，其質(zhì)量的好壞，與其噪聲息息相關(guān)。因此，對(duì)任何一種機(jī)組，不論是從環(huán)境保護(hù)角度還是從戰(zhàn)場(chǎng)的隱蔽程度來看，都應(yīng)該對(duì)發(fā)電機(jī)組的噪聲進(jìn)行控制。

1 發(fā)電機(jī)噪聲控制

為了讓發(fā)電機(jī)組的噪聲得到更好的控制，第一步要對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)量，然后以噪聲的測(cè)量結(jié)果為依據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析以及研究，最后對(duì)噪聲的等級(jí)以及噪聲的主要聲音來源進(jìn)行確定。一般情況下，噪聲的等級(jí)是用聲壓級(jí)以及聲功率級(jí)進(jìn)行計(jì)量的。除此之外，還可以用聲強(qiáng)級(jí)進(jìn)行表示。由于聲強(qiáng)是矢量，所以對(duì)聲強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候不會(huì)受到外界環(huán)境的影響，通常情況都可以直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)，還可以利用聲強(qiáng)法，以便對(duì)各種各樣的聲源輻射噪聲的分布情況進(jìn)行快速確定。因此，在對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)量與分析時(shí)，通常采用的重要技術(shù)手段就是聲強(qiáng)測(cè)量。

2 聲強(qiáng)法在噪聲測(cè)量與分析中的應(yīng)用

2.1 噪聲的基本組成

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)是車載小型汽油發(fā)電機(jī)組噪聲的主要來源，其中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲包括機(jī)械噪聲、燃燒噪聲、風(fēng)扇噪聲、進(jìn)氣噪聲、表面輻射噪聲以及排氣噪聲。發(fā)電機(jī)噪聲包括機(jī)械噪聲、傳動(dòng)噪聲以及氣動(dòng)噪聲和電磁噪聲。具體組成如圖1所示。

圖1 噪聲的基本組成

若要對(duì)發(fā)電機(jī)組的噪聲進(jìn)行有效降低，就應(yīng)該找出噪聲的主要聲源，從而對(duì)其進(jìn)行控制。其中，最為關(guān)鍵的一步是對(duì)噪聲聲源進(jìn)行準(zhǔn)確查找。

2.2 噪聲聲壓級(jí)

以GB4758-84《內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器測(cè)量方法》以及GB1105-74《內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法》的規(guī)定為依據(jù)，可以對(duì)某一種通信車載汽油機(jī)發(fā)電機(jī)組的噪聲采用HS5670型的精密儀器對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要保證額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 測(cè)試結(jié)果

2.3 聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)

先對(duì)封閉面上的每一個(gè)點(diǎn)的聲強(qiáng)級(jí)進(jìn)行測(cè)量，再以測(cè)量出來的聲強(qiáng)級(jí)對(duì)聲級(jí)功率進(jìn)行確定，這種方法就是聲強(qiáng)測(cè)量法。值得注意的是，聲強(qiáng)作為一個(gè)矢量，在進(jìn)行聲功率求值時(shí)，可以對(duì)封閉面外的其他聲源以及環(huán)境反射對(duì)結(jié)果造成的影響進(jìn)行消除。所以，在對(duì)聲功率進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，對(duì)于測(cè)試環(huán)境沒有太高要求，大部分時(shí)候都可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直接測(cè)量。

假設(shè)聲場(chǎng)中的某一個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)聲壓的值是p（t），質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的矢量速度是u(t)，那么在這一個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)聲強(qiáng)的定義即p(t)u(t)。對(duì)現(xiàn)代聲強(qiáng)的測(cè)量應(yīng)該采用雙傳聲器法，圖2是雙傳聲器法的示意圖。

圖2 雙傳聲器法示意圖

在雙傳聲器法中，對(duì)測(cè)量聲場(chǎng)中相鄰且距離非常近的兩處聲壓進(jìn)行測(cè)量，分別是p1(t)以及p2(t)；雙傳聲器中，O點(diǎn)的聲壓可以用平均聲壓p(t)來進(jìn)行表示；再利用它的差值和雙傳聲器間距之間的比值，對(duì)雙傳聲器中O點(diǎn)的聲壓梯度沿傳聲器連線方向的分量進(jìn)行表示。利用矢量合成法，可以對(duì)是哪個(gè)正交方向的聲壓分量進(jìn)行測(cè)量，并且按照一定的順序進(jìn)行測(cè)量，因此可以得到真實(shí)聲壓梯度的大小以及方向。

進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，可以利用經(jīng)過專門匹配的雙傳聲器對(duì)聲壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，之后再將聲壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，最后將其送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行頻譜分析。在得出互功率譜函數(shù)后，可以利用聲強(qiáng)互譜關(guān)系式對(duì)其進(jìn)行頻域計(jì)算，然后得到聲強(qiáng)譜聲功譜率。其中，進(jìn)行互譜法測(cè)量的基礎(chǔ)是FFI，因?yàn)镕FI變換算法速度非?？臁?/p>

2.4 聲強(qiáng)測(cè)量與分析系統(tǒng)

可利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，是互譜法聲強(qiáng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。圖3是聲強(qiáng)測(cè)量分析系統(tǒng)的基本組成框圖。

圖3 聲強(qiáng)測(cè)量分析系統(tǒng)的基本組成框圖

其系統(tǒng)軟件組成框架圖，如圖4所示。

圖4 聲強(qiáng)測(cè)量分析系統(tǒng)的軟件組成框架圖

3 噪聲控制方案

為了使控制的成本以及控制的效果達(dá)到最優(yōu)，首先應(yīng)該對(duì)噪聲聲源進(jìn)行控制。所以，最首要的任務(wù)是對(duì)噪音的聲源進(jìn)行準(zhǔn)確查找。聲強(qiáng)測(cè)量以及聲源識(shí)別是機(jī)器噪聲控制方案的依據(jù)，它的主要目的就是控制主聲源。由汽油發(fā)電機(jī)的組成可以知道，它的主要噪聲源是排氣噪聲。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的其他組成部分的噪聲較小，等級(jí)相對(duì)來說也比較低，所以一般情況下不對(duì)它們進(jìn)行考慮。因此，對(duì)于這一機(jī)組的噪聲控制方案的制定應(yīng)該從消聲器著手，對(duì)消聲器進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)可以有效控制噪聲。

4 緊急處置

若是遇到汽采油機(jī)發(fā)生“飛車”的情況，需要在情況發(fā)生后立即采取相應(yīng)措施。為避免造成重大事故，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行緊急熄火。一般情況下采用的方法是：將燃油供給的通路切斷，再將空氣供給通路切斷。經(jīng)過一系列實(shí)踐以及研究可以知道，不論是進(jìn)行斷油還是斷氣，都可以使其緊急熄火得到控制。但是，很多發(fā)生“飛車”的情況，油門一般都處于失去控制的狀態(tài)，即使是將輸油通道切斷，也無法讓發(fā)動(dòng)機(jī)立刻熄火。所以，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該采用斷氣的方法進(jìn)行阻止。

5 結(jié)語

本文主要對(duì)某一種小型汽油發(fā)電機(jī)組噪聲的聲強(qiáng)測(cè)量以及基本原理和方法進(jìn)行簡單的敘述。與此同時(shí)，還對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行了聲源識(shí)別，之后再以實(shí)際情況為依據(jù)，制動(dòng)了一系列具有可行性的控制方案。通過測(cè)試可以知道，聲強(qiáng)測(cè)量法比其他的測(cè)量方法更為方便，對(duì)于環(huán)境的要求不高，通常適用于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量以及對(duì)機(jī)器的聲功率級(jí)進(jìn)行確定。此外，處理以上功能，聲強(qiáng)法對(duì)于聲源識(shí)別的應(yīng)用也是非常不錯(cuò)的。

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Measurement and Analysis of Noise in Small Gasoline Generator Sets

WANG Wei
(sumeida electromechanical Co Ltd, Nanjing 211100)

This paper mainly introduces the basic method of sound intensity method, and then analyzes the noise of small gasoline engine generator set by sound method.

generating set, noise, sound intensity method, measurement