多声源声场特性及声强技术在多声源工业现场的应用

　　由于近20年来声强技术的发展,对于噪声控制工程师来说,声源的识别已经很容易,可以用被测声源的声强矢量图对声源进行排列.从理论上讲,在有稳定的背景噪声存在的现场条件下,可以采用声强技术测定声源声功率.实际上,声强技术对背景噪声可以起到15dB左右的抑制作用.目前,普遍采用的相位匹配的声强探头,其残留声压-声强指数一般为18dB,因此,其抑制背景噪声的限度在12dB左右.

　　尽管声强技术有着很明显的优势,但是,在一些多声源工业环境进行测试时,就必须考虑被测声源以外的所有噪声对测试的影响.特别在一些工业厂房,多声源噪声相互影响,形成了非常复杂的噪声环境.因而在进行近场测量时,由于仪器的局限性,我们无法解释这些声场出现的某些正的或者负的声强分量,而导致声强测量出现误差.

　　目前已经正式颁布的声强国际标准ISO9614提出了一些声场抗性指数的计算.通过对这些抗性指数的计算以及对两个数据的验证,可以精确地区分测量环境并提出相应的测量程序,从而达到高精度的声强测量.本文通过对多声源声场特性的研究,以及通过对声压-质子速度相干系数的计算来判别声场特性,并结合对声场抗性指数的计算,揭示多声源声场的本质.并且以此为依据,根据国际标准ISO9614,对杭州艮山发电厂6000kW空冷汽轮发电机组中的发电机进行了声强测量.

　　1　基本原理

　　1.1　多声源声场特性

　　在多声源声场条件下,存在着三种声源:(1)被测声源发出的噪声;(2)除被测声源外的声源发出的噪声,即外部噪声;(3)与被测声源无关的,由外部噪声引起的反射声.一般地,我们将后两种噪声通称为寄生噪声.

　　假如,在被测声源的假想包络面S上不仅测得被测声源的瞬时声压P和质子速度Un,而且测得一个或多个寄生声源的瞬时声压Ppar和质子速度Un,par,那么,实际测得的声压量为

　　由这些可以得到

式(3)中,In,∑为实际测得的声强,In,s为被测声源产生的声强,In,p为寄生声源产生的声强,In,i为寄生声源和被测声源之间的相关性引起的互作用声强.

　　如果寄生声源与被测声源是无关的,也就是说它们之间的相互作用可以忽略,那么

　　在这种情况下,如果包络面S内没有声吸收,那么

　　由此可以得到被测声源的实际声功率为

　　但是,在多声源声场中,寄生声源往往是与被测声源有关,如对一个复杂声源系统的一部分进行测定时,被测声源和寄生声源分别是一个复杂声源的一部分.因此,它们肯定是相关的.如果忽略包络面S内的声吸收,那么,在这种情况下: