强背景声场下的声强测量

    随着声强测试仪器的普及,声强测量在实际工程中的应用越来越广泛。在工程测量中如何提高测量的准确性,是测试人员关注的主要问题之一。为了能够达到一定的准确性,国际标准化组织制定了相关的测试标准[1,2]。但是,在一些特定的测试条件下是无法满足测试标准要求的,必须采取必要的措施。一般来说,声强测量的误差主要有:有限差分误差、近场误差、相位不匹配误差、气流干扰误差、声强探头及操作人员对声场干扰误差、背景噪声误差。其中有限差分误差、近场误差、相位不匹配误差属于原理误差,而后几种误差主要是由于环境因素引起的。在使用一定精度等级的声强测试仪器的条件下,原理误差可以控制在允许的误差范围内,而另外的几种误差则由现场测试的条件决定。为了提高声强测量的准确性,人们对声强测量误差进行了研究[3～6],提出了一些减小声强测量误差的方法,如交换传声器测量法等。

    柴油机是内燃机车的主要噪声源之一,掌握柴油机表面辐射噪声的声功率对内燃机车的噪声治理和了解柴油机对内燃机车总体噪声的影响具有重要意义。声强测量是声功率测量的基础,只有准确地进行声强测量,才能得到正确的声功率测量结果。在内燃机车动力室内测量声强,由于空间很小,各种设备产生的噪声相互混叠形成了很强的背景声场,将对声强测量产生很大影响,必须采取必要的措施才能达到测试的精度要求。本文通过对由于背景噪声产生的误差的机理分析,指出了背景噪声对声强测量精度的影响是由于相位失配产生的,并给出了减少该测量误差的一种方法。

    1理论分析

    1.1　内燃机车动力室环境条件描述[7]

    内燃机车动力室位于机车中部,室内主要布置有柴油机-发电机组,它通过八个橡胶堆固定在机车底架上。在动力室的侧壁上设置有柴油机的进气空气滤清器;燃油系统的滤清器、燃油泵、预热器等;机油系统的滤清器;冷却系统的管路和阀类,均安置在柴油机附近。膨胀水箱安装在动力室后壁最高处。动力室右后角安装有预热锅炉,预热锅炉周围为其控制柜、预热系统的环水泵、辅助机油泵等。在动力室顶部设有机车通风机。机车内部各种设备同时工作,辐射噪声且由于动力室内空间狭小,有很强的声反射,进而在动力室内形成了很强的背景声。

    1.2　声强测量基本原理

    双传声器声强测量是用双点声压梯度的积分来近似空气质点的振动速度,并利用FFT来实现声强的实时测量。声强测量的基本关系式为

    1.3　误差分析

    声强测量误差主要包括:有限差分误差、近场误差、相位不匹配误差、气流干扰误差、声强探头及操作人员对声场干扰误差、背景噪声误差等,其中有限差分误差、近场误差、相位不匹配误差,可以通过采用合适的测量仪器控制在测试要求的范围内,而气流干扰误差在内燃机车动力室的条件下是可以忽略的,声强探头及操作人员对声场干扰误差可以通过采用合适的探头和操作人员远离测点来控制,只有背景噪声引起的误差必须采取适当的措施才能够解决。为了寻求解决减小背景噪声引起的测量误差的方法,做了如下的分析。