扫描声强测量声功率技术的实验研究

    1 引 言

    采用声强法测量声功率的最大优点就是能在现场测量机器结构振动噪声,且理论上不易受外界噪声的影响。基于声强测量声功率的方法有离散点法和连续扫描法,前者虽具有物理意义清晰、实现简便的特点,但它测量效率低的缺点不易克服;后者测量效率高、测量精度高,但对其研究还不够。文献[1,2]对扫描法测量声功率时的各种扫描路径的收敛性进行了理论研究,文献[3]对扫描参数的确定进行了论上进行了评定。为了验证文献[1~3]理论研究的正确性,作者对扫描声强法测量声功率技术的几个关键问题进行了实验研究[5,6]。

    2 实验研究内容与扫描声强测量系统

    扫描声强测量声功率实验主要分析扫描路径和扫描声强测量参数对声功率测量误差的影响,即:¹常用的直线加半圆形、方形、锯齿形3种扫描路径与声功率测量误差的关系;º扫描速度与声功率测量误差之间的关系;»扫描线密度大小与声功率测量误差之间的关系;¼在半消声室添加背景噪声时不同扫描路径与扫描测量声功率的关系;½在普通房间不同扫描路径与扫描测量声功率的关系。为了完成上述实验内容,设计并研制了图1所示的扫描声强测量分析系统,系统框图如图l(a)所示,置于半消声室的扫描声强测量系统如图l(b)所示。

    测量系统中的声强探头采用B&K3519声强测量探头、B&K4205标准声功率源,其产生的频率为100 Hz~10 kHz的白噪声,采用B&K3541声强校准器对声强探头进行校准和标定。

    3 扫描路径及参数对声功率测量影响

    包络面采用边长为1 m@1 m@1 m的立方体框架,将B&K4205标准声功率源放置在包络面的底面正中间位置,在立方体表面上分别设置图2所示的3种扫描路径,即锯齿型、方型、直线加半圆型扫描路径,每种扫描路径分别设置不同的扫描速度、设置3种不同的扫描线密度,如图3所示(以锯齿型扫描路径为例);设置有背景噪声和无背景噪声等工况,扫描按照ISO9614-2国际标准(或GBPT1640412-1999)来进行。

    无论是直线加半圆形扫描路径、方形扫描路径还是锯齿形扫描路径,为了尽量消除扫描时随机误差等影响,均采用两次扫描(如图2所示)取平均的方式。依照ISO9614-2国际标准(或GBPT1640412-1999),计算各面的声功率级及总的声功率级。标准声功率源B&K4205发出来的频率为100 Hz~10kHz的白噪声,名义声功率级为75 dB,在半消声室内经过10点声压法测量得到的实际基准声功率级为75153 dB。为了进一步消除随机误差的影响,每种工况取10次测量作平均。不同的扫描路径时扫描测量声功率误差之间的关系如表1所示;不同扫描路径时扫描线密度与扫描测量声功率误差之间的关系如表2所示;不同的扫描路径时扫描速度与扫描测量声功率误差之间的关系如表3所示;在半消声室添加背景噪声和在普通房间时不同的扫描路径扫描测量声功率误差之间的关系如表4所示。