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用声强法鉴别装载机主要噪声源

作者：一拖集团刘晓静运城农技校尚玉华

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摘要：简要阐明了声强测量的基本原理，并以装载机为例探计了声强测量法在道义别工程机械噪声源方面的应用。
关键词：声强测量法鉴别噪声

声强测量法是80年代禄在声学测量和信号处理方面起来的新技术。声强的矢量性使声强测量受环境的限制较小，易于进行近场汪量，可方便地确定出主要噪声源的位置。因此，声强油量已成为近年来用于噪声鉴别和声功率评定的有效手段之一。

1 声强测量法基本原理

声强是指在单位时间内通过垂直声波传播方向上的单位面积的声能，是描述声能流动的具有大小和方向的声学量。在声场中，A点的声强定义为：

I_r=P_AU_r（1）

式中I_r——A点在r方向上的声强，P_A——A点的声压，U_r——A点在r方向上的空气质点振动速度。

常用声强测量法是双传声器法。双传声器法的基本原理如下：设声场中A点附近在r方向上有相距为Δr的两点A1、A2，此两点的声压设为PA、PB；对无粘性的理论介质，A点的欧拉方程为：

式中ρ——空气密度，用A1、A2两点声压的差分，近似式（1）中A点的声压梯度，得到

Ur=-（1/ρΔr）∫（P_A-P_B）dt

A点的声压也可用A1、A2两点声压的平均值来近似：

P=（P_A+P_B）/2

将式（3）和式（4）代入式（1）中进行矢量相乘就可以得到A点的声强。

2 用声强法鉴别装载机噪声源

在测量中，使用B&K公司的3360型声强分析系统，该系统包括2134型声强分析仪，4715型显示器，3519型声强探头和ZH025型远距离计量器。该测试系统的基本工作原理如上所述，其工作流程如图1所示。

在使用双传声器声强测理法测理声强时，两传器之间的声学距离Δr是影响测量精度的重要参数。Δr过大会增大有限差分（用声压差分近似声在梯度造成的误差），过小会增大相位失误差（两传声器通道中的声波存在相位差产生的误差），而且，只有当Δr远远小于浊点与声源间的距离时，声强测量中存在的近场误差才可以忽略不计。为此，B&K公司提供了不同直径的传声器组在Δr不同时可达到有效的频率测量范围（测量误差在±1dB（A）内）。根据以往的经验和今后将采取的噪声控制措施的需要，依照Δr不能超过一个最短波长的1/5的规则，我们选取间距为12mm，直径1/2´´的一组传声器组成声强探头，其有效频率测理范围为125Hz-5KHz。

我们以中国一拖集团公司生产的ZL50型轮式装载机为样机，用声强测量法对该机整机噪声源进行鉴别。

为降低背景噪声对测一的影响，测试选在一拖集团技术中心的半消声室内进行。选择了装载机发动机罩的三个面，排气管以驾驶室内底板，侧壁和液压阀作为测量面，布置测点800余个，所有测点都布置在平行于被测表面且距被测面0.1m的平面内。图2给出了几个主要测理点的布置情况。测理时，装不求甚解机挂空挡发动机以最大油门运转，工作装置模似工作状况进行铲，卸，升降动作。利用上述测量系统依次测量量并记录每个测点的声强信号，得到各测理面的三维声强线图。图3给出了部分测量面的三维声强颁和等声强线图。表1系将排气管视为线声源布置测点得到的测理数据。

图2 部分测量面测点布置示意图
（a）发动机罩上部（b）驾驶室内底板（c）整机左侧

（a）

图3 部分测量面的三维强分布和等声强线图
（a）发动机罩左侧（b）发动机罩上部

从测量得到的三维声强分布图上，可以清楚地看出测量面的声场分布。在图2给出的发动机罩上部三维声强分布图上，发动机罩与驾驶室接缝处有一条明显的凸起带（图2中的数字1、2、3、4，分别与图3中的1、2、34相对应），说明此处噪声辐射值高；另外两个凸起较低的一个为发动机滤器进气口所处，较高的一个发动排气管与消声器接口处。在发动机罩左侧三维声强分布图上有一个估出的平面，此处为发动机罩左侧通风网，发动机的噪声从这里直接向外辐射，造成此处的声强值高。从等声强线图和测量数招可以看出，该样机排在首位的辐射噪声源是排气管，达112.3dB（A）；其次为发动机罩与驾驶室之产蝗裂缝处，达105dB(A)；接下业是发动机罩左侧通气孔和发动机进气口，高达103dB（A）；说明来自发动机的辐射噪声是该机的主要噪声源。虽然发动机的整机噪声符合国家标准，但从测试结果来看，发动朵在降低噪声方面还有许多工作可做；同时，也说明样机的发动朵罩在结构上忽略了降噪设计，存在降噪方面的不合理性，需要进行结构上的进一步改进，以降低整个发动机罩的辐射噪声。

通过声强的分析，不仅能够获得噪声辐射场的分布，识别出复杂噪声源中的主要噪声源，还可以通过声强分析中得到的声强谱，进一步分析得到影响驾驶室驾驶员耳旁噪声的主要噪声源。图4给出了驾驶员耳旁噪声的1/3倍频程声强谱和部分声源的1/3倍频程声强谱。

表1 将排气管视为线声源布置测点得到的测量数据

将排气管和驾驶室后壁的1/3倍频程声强谱与驾驶员耳旁噪声的1/3倍频程声强谱对照可以看出，在125Hz处两者的声强谱都出现峰值，说明有该频段上排气管噪声是影响驾驶员耳旁噪声的主要声源；在1KHz附近耳旁噪声声强的变化相似，说明在该频段上耳旁噪声的能量主要来自驾驶室后壁板和噪声辐射。以此类推，可以分析出在每个测量频段上对驾驶员耳旁噪声影响最大的声源。

3 结论

从以上分析可以看出，利用声强测量技术可以很方便地识别出装载机的主要噪声源，并能通过对声强谱的分析，找出在每个测量频段上对驾驶员耳旁噪声源，同时也确定了装载朵噪声源中最易造成驾驶员疲劳降低工效的频段，从万里要吧有针对性地采取措施，更好地控制装载机的噪声，提高整机的声学舒适性并降低噪声污染。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/13/2004)


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