弹性安装条件下机器结构声功率流的现场测量

　　引 言

　　通常,一个开动的机器,其四个安装点可视为四个结构声点源[1]。控制结构噪声的最有效方法是在机器的安装点与基础之间安装弹性支架,即隔振支架。在传统的结构噪声控制理论中,常用力的传递率和位移传递率来描述隔振系统的特性[2],但力和位移都会受到基础特性的影响,显然并非用来描述机器通过隔振支架向基础传递结构噪声的最合适的物理量,表征结构噪声最恰当的物理量应该是振动通过隔振支架向基础传递的功率流。

　　本文以一台小型排气扇(180瓦),安装在一块混凝土地板(2.0m×1.5m×0.1m),利用互功率谱方法对排气扇工作时辐射的结构声功率流进行了现场测量,并利用计算机对测量数据进行了数据处理。本文还对不同安装条件下机器所辐射的结构声功率流进行了比较,获得了十分有意义的结果。

　　1 测量原理

　　如果能直接测量出通过隔振支架作用于地板的力和加速度,就可直接测出辐射的结构声功率流。但这种将压力传感器置于基板和弹性隔振支架之间测量力的方法往往是不可取的。因为此方法中力传感器成为了隔振支架的一部分,将会改变隔振系统的工作特性。考虑到上述原因,经我们研究发现,这一困难可通过测量机器工作时在机器隔振支架上的加速度传感器和在基板相应位置上的加速度传感器的信号乘积谱的方法加以解决。

　　考虑如图1所示的模型。通过支架的功率可由作用于基础上的力Fs和基础上相应点的速度Vs的复共轭表示字,即

　　对于安装在坚硬的水泥地板之上的弹性支架来说,基础上的速度远小于支架顶部的速度,即且两阻抗在低频区幅值近似相等,式(2)中左边第一项可以略去,则

　　若支架的劲度系数表为kms,则同时,速度可由加速度的一次积分获得,即,则通过支架的功率最后表示为

式(3)中Gms为隔振支架上(机器上)、下(基础上)的两加速度乘积谱即互功率谱,Im表示取谱的虚数部分。由此可见只要能够测量到Gms和Kms即可获得功率p。

　　2 测量方法

　　图2为机器弹性安装模型及实验测量示意图。被测的小型排气风机的基板内有四个安装点,分别安装了四个隔振支架,在隔振支架上和地板相应位置分别粘结两个加速度传感器,分别拾取加速度信号,该信号分别通过一个电荷放大器放大后,输入到一台双通道FFT分析仪进行测量和存储,并利用分析仪本身的“Cross”谱功能直接得到两加速度的乘积谱,再由计算机计算出通过该隔振支架的结构声功率流。这种方法与空气声中声强测量方法类似。