基于声强测量的设备噪声源定位

    1 前言

    噪声源的鉴别在噪声治理工作中是很重要的。一个噪声系统中的声源往往不止一个,在一个声源上也常有几个部分发声,如果不能判断各个声源或一个声源的各个部分发声的强弱、频率特性等,就无从找到最主要的噪声源,有效地加以治理,即使处理也很难得到最佳效果,甚至毫无效果。在噪声的实际测量中,声强测量是非常实用的技术。由于声强是一个矢量,因此声强测量可用来鉴别声源和判定它的方位。甚至在有背景噪声的情况下,只要将包围声源的包络面上的声强排序就可确定主要噪声源。因此声强测量特别适于噪声现场测试,可以简化解决问题的途径[1]。

    2 声强测量的基本原理

    声强测量通常利用双传声器法,可简称为p-p法。图1所示为面对面式双传声器探头。

    设两传声器A及B的声学中心的连线方向为x,两传声器声学中心之间的距离为d,当声波沿x方向行进时,所测出的两个声压pA(t)及pB(t)存在着梯度。则x方向上的瞬时声强为[2]:

    式中 Ix(t)—瞬时声强,W /m2

    p(t)—瞬时声压,Pa

    u(t)—瞬时速度,m/s

    Q0—空气密度,kg/m3

    对式(1)进行傅立叶变换,得到声强的频谱密度:

    式中 I(X)—声强频谱密度,W /m2

    Gpu(X)—单边互功率谱

    X—频率,Hz

    GAB—单边互功率谱密度,

GAB=P*A(X)PB(X)

    Im—取其虚数部分

    PA(X)—PA(t)的傅立叶变换

    PB(X)—PB(t)的傅立叶变换

    *—共轭复数

    根据式(2)可知,用p-p探头进行测量时,只要得到两个声压互谱的虚部,就得到声强的频率分布I(X)。

    3 声强测量应用

    汽轮鼓风机和射流抽汽器相距较近,两者噪声互相影响,此时利用声压测量难以准确找到主要的噪声源。为鉴别主要的噪声源,使噪声治理工作有针对性,现场测试采用声强测量法。

    3. 1 现场数据测试

    测试设备采用比利时LMS公司LMS SC305便携式数据采集分析系统,声强探头为G.R.A.S50AI型声强探头,软件采用LMSTes.t Lab Spec-tralTesting下的Sound Intensity模块,测试设置界面如图2所示。

    测量采用的包络面为柱面体[3、4]。各测点在水平面、铅锤面布置如图3所示。测点距离设备1m,测点间距为1m,每一测点处按间距为0. 5m分上、中、下采集三个数据。依次测量各测点处数据,测试完成后将各点声强数据汇总,如表1、2所示。