旋片真空泵噪声声功率级的测量研究

    引 言

    目前，常用的声功率级测量方法分为声压法和声强法两种。较之声压法，声强法虽起步较晚，但却具有更大的优越性[1]。声强对声场的描述更加完整，既表明了声场中某点声能量的大小，又指明了流动方向。而且声强法适用于各种声学环境，无需象声压法那样在消声室或混响室之类的造价昂贵的声学环境中进行，因而声强测量已成为噪声测试的重要手段。    旋片真空泵的噪声性能是评定产品质量好坏的

一个重要指标，它表征了设计是否合理、装配是否恰当等信息。真空行业中普遍使用声功率级评价产品噪声。本文参照 GB/T 16404.3，采用扫描声强法对一台2XZ-4A型旋片真空泵进行声功率级测量，并与声压法的测量结果进行比较，证明声强法的优越性。同时还阐述了声场指数在声强测量中的作用，便于声强技术在泵噪声测试中的应用推广。

    1 声功率级测量原理

    1.1 声强理论[2]

    声场中任意一点 A 处的声强定义为垂直于声波传播方向的单位面积上单位时间内通过的声能。A点在 r 方向上的瞬时声强分量 Ir表示为:

Ir=p(t)ur(t) (1)

    式中,Ir为 A 点 r 方向上的瞬时声强；p(t)为 A 点的声压；ur(t) 为 A 点 r 方向上的空气质点振动速度；t为时间。

    工程中常常采用时均声强,简称声强,记作 I。时均声强是一段时间T 内瞬时声强的平均值, 可以表示为:

    声强级定义为：一个声音的声强 I 与基准声强I0之比的常用对数乘以 10，以分贝（dB）计，即

    式中，I0为基准声强（10-12W/m2）。

    1.2 声压理论[3]

    声压级定义为：一个声音的声压与基准声压之比的常用对数乘以20，以分贝（dB）计，即

    式中，p0为基准声压（=2×10-5pa）。

    1.3 声功率级的测量

    声功率级定义为: 一个声音的声功率 p 与基准声功率 pa之比的常用对数乘以 10，以分贝（dB）计，即

    式中，P0为基准声功率(=10-12W)。

    一个声源辐射的声功率值，等于包围声源的任意表面上的声强矢量与对应的面元之积在整个包络面上的积分。声强探头对每个面元进行连续扫描，信号分析仪对每次扫描周期所得到的信息进行时间平均，便得到每个面元的声强。然后按照式(5)～(7)进行声源声功率级的运算：

    式中，Pi为第i个面元的局部声功率；Im为包络面第i、负号的局部平均法向声强；Si为面元i的面积。