楊治英

摘 要 聲音是由振動引起的，并且通過空氣傳播聲音的，其中響度、聲調(diào)和音色稱為聲音三要素。我們研究噪聲，響度、聲調(diào)和人耳聽覺的關(guān)系，這對研究噪聲很重要。雨刮電機的噪聲一般分為機械噪聲及電磁噪聲。

關(guān)鍵詞 噪聲；響度；聲調(diào)；音色；電磁振動；機械噪聲；電磁噪聲

中圖分類號 TB53 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0046-01

本文主要是介紹聲學(xué)基礎(chǔ)，用聲學(xué)基礎(chǔ)知識來幫助判別雨刮電機噪聲的類型和特性。

1 研究雨刮電機噪聲應(yīng)具備的知識

聲音是由振動引起的，并且通過空氣傳播。振動又分機械振動、電磁振動、空氣振動。其實歸根結(jié)底最終都是機械振動，因為電磁振動是由于電磁力的作用導(dǎo)致材料發(fā)生震動，或伸縮鼓動空氣而發(fā)聲；電機里的空氣不會自己振動起來，也是由于電機運動部件鼓動（煽動）空氣而發(fā)聲。

聲音的響度、聲調(diào)和音色稱為聲音三要素。我們研究噪聲，著重介紹響度、聲調(diào)和人耳聽覺的關(guān)系，這對研究噪聲實在是很重要。

1）響度。響度表示的是聲音的強弱程度，主要由聲波振幅的大小決定。我們常說的某聲音多少分貝，實際上說的是該聲音的聲壓級的大小，常用的噪聲計、聲級計的測量讀數(shù)值都是聲壓級的值——分貝。一般人的聽覺承受范圍不超過140dB。

常用的聲級計有：A計權(quán)聲級（60dB以下采用），B計權(quán)聲級（60dB～85dB采用），C計權(quán)聲級（大于85dB采用）。雨刮為汽車配件，汽車座艙里應(yīng)該是安靜的環(huán)境，過高的噪音響度有害于完全操作，所以標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定各種電器的噪音響度都在50dB～70dB段的偏下位置，這一方面也是符合人體感受原則的，另一方面也充分考慮了當(dāng)前制造技術(shù)的平均水平。雨刮標(biāo)準(zhǔn)一般都規(guī)定噪聲不大于60dB，所以使用A記權(quán)聲級。另外，聲音的響度還與聲音的頻率關(guān)系密切，某些頻率段的聲音雖然響度并不高，但是人耳的實際聽覺卻很大。

2）聲調(diào)。聲調(diào)表示的是人對發(fā)聲體聲音調(diào)子高低的主觀感受，單位用赫茲（Hz）表示。人耳對聲音調(diào)子的可聽范圍在20Hz～20kHz之間。

人們對音樂都很熟悉，稍有樂理知識的人還會看著曲譜唱歌。但他們不一定知道自己所唱出的音調(diào)出于什么樣的頻率。如果知道這個，那就可以憑借這種技能判斷電機發(fā)出的連續(xù)聲音大致處于什么頻率范圍，在無專業(yè)噪聲分析儀器的條件下能夠幫上忙。

3）響度、聲調(diào)與聽覺的關(guān)系。實驗表明，人耳對于聞閾和痛閾之間的感覺是隨聲壓、頻率變化的。在聞閾和痛閾之間的隨頻率變化的等響（這個“響”字表示人耳的感覺反應(yīng)，并非聲級計的測量值）度線（弗萊徹—芒森曲線）之間的區(qū)域就是人耳的聽覺范圍。圖1就是聲學(xué)界有名的弗萊徹—芒森曲線。

圖1中縱坐標(biāo)是升壓級的分貝值，橫坐標(biāo)表示頻率，圖中的每一條都曲線表示人耳聽起來有同等響度感覺。在測試電機噪音時，經(jīng)常會遇到聽起來幾乎同樣響度的聲音，用噪聲計測出的分貝值卻相差很多。該曲線還表明：不同頻率的響度級的增長速度是不同的，低頻聲的響度級隨聲音強度的增長比中頻聲要快，這表明在高聲強時，人耳對低頻聲變得比較敏感了。

聲音的響度也與聲音持續(xù)作用的時間有關(guān)。在一定范圍內(nèi)（大約15ms～150ms），持續(xù)時間越長聲音也越響。人耳對于持續(xù)時間很短的聲音不容易聽出聲調(diào)，更多的感覺是碰撞聲、爆裂聲。

4）音色。音色是指聲音的感覺特性，是由發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)和振動方式等因素決定的；所有能發(fā)聲的物體發(fā)出的聲音，除都有一個基音外，還有許多不同頻率（振動的速度）的泛音伴隨，正是這些泛音決定了其不同的音色。

了解以上聲音的基本知識以后，對于分析產(chǎn)品的噪聲和異響聲我們可分得清聲音是屬于哪類聲音、響度如何、頻率大概在什么范圍。

2 雨刮電機噪聲的判別

雨刮電機的噪聲按聲源我們在這里把它分為機械噪聲和電磁噪聲這兩大類，其他類型的噪聲不在本文中討論。

2.1 如何判別電機的機械噪聲和電磁噪聲

通常我們只是談?wù)撾姍C的噪聲大小如何，是否超標(biāo)，尋找原因，制定降噪措施，然后驗證措施的有效性?？雌饋磉@種辦法似乎也沒錯，但是不容易找到有效措施，或者措施的成本太高。解決問題的方法如下。

對有噪聲缺陷的電機，先判斷是那類噪聲對我們的聽覺影響最大，對聽覺影響最大的也許是機械噪聲，也許是電磁噪聲。下面的判斷方法僅供參考。

1）機械噪聲。一般機械噪聲具有以下特征：（1）聲音比較響亮、清脆、短促，且無規(guī)律。如吱吱、唧唧、嘎嘎、噼噼啪啪……等磨擦聲和碰撞聲。典型的如電刷跳動、軸承松或太緊；聲音連續(xù)，無論聲調(diào)高低，其異響伴隨有周期性變化。典型的如蝸輪蝸桿嚙合聲；（2）聲音連續(xù)，聲調(diào)較低，手感有振動。典型的有電樞動平衡不好、電樞掃膛；（3）無論聲音連續(xù)與否、聲調(diào)高低，改變電機位置（傾斜、倒置等）后聲音變化明顯；（4）若電樞轉(zhuǎn)速在4 000rpm以內(nèi)，噪聲頻率超過800Hz；（5）用噪聲計檢測時，電機在標(biāo)準(zhǔn)測試狀態(tài)下與共振測試狀態(tài)下（把電機放在倒扣的木箱上）的分貝值相差不大；（6）用噪聲計檢測時，當(dāng)測試距離增加時，分貝值能夠明顯降低；（7）更換減速殼部件、刷架部件、更換電樞后分貝值能明顯降低；（8）電機輸入電壓升高或降低，聲調(diào)無明顯變化。

2）電磁噪聲具有以下特征：（1）持續(xù)的“嗡嗡”聲；標(biāo)準(zhǔn)測試狀態(tài)和共振測試狀態(tài)下分貝值相差較大；（2）更換電機殼體或者將電機殼體磁極掉轉(zhuǎn)180°后噪聲會有明顯變化；（3）用噪聲計檢測時，當(dāng)測試距離增加時，分貝值降低不明顯；（4）更換減速殼部件、刷架部件、更換電樞后分貝值降低不明顯；（5）電機輸入電壓升高或降低，聲調(diào)有明顯變化。

電機的噪聲不可能是單一的某一類噪聲，我們遇到的電機噪聲其實都是復(fù)合噪聲，并且單就機械噪聲或者電磁噪聲而言，也很少有只出現(xiàn)基音的情況，只要是噪聲，全部都是由很多種諧波噪音圍繞在某個頻率的基音周圍所組成的。