汽車噪聲檢測.doc

。第八節(jié) 汽車噪聲的檢測噪聲作為一種嚴重的公害已日益引起人們的關注，目前世界各國已紛紛制定出控制噪聲的標準。噪聲的一般定義是：頻率和聲強雜亂無章的聲音組合，造成對人和環(huán)境的影響。更人性化的描述是，人們不喜歡的聲音就是噪聲。隨著汽車向快速和大功率方面的發(fā)展，汽車噪聲已成為一些大城市的主要噪聲源。汽車噪聲主要包括：發(fā)動機的機械噪聲、燃燒噪聲、進排氣噪聲和風扇噪聲；底盤的機械噪聲、制動噪聲和輪胎噪聲，車廂振動噪聲，貨物撞擊噪聲，喇叭噪聲和轉向、倒車時的蜂鳴聲等噪聲。由于車輛噪聲具有游走性，影響范圍大，干擾時間長，因而危害比較大。一、噪聲的評價指標1噪聲的聲壓和聲壓級噪聲的主要物理參數(shù)有聲壓與聲壓級、聲強與聲強級和聲功率與聲功率級。其中聲壓與聲壓級是表示聲音強弱的最基本的參數(shù)。聲壓是指由于聲波的存在引起在彈性介質中壓力的變化值。聲音的強弱取決于聲壓，聲壓越大聽到的聲音越強。人耳可以聽到的聲壓范圍是210-5(聽閾聲壓)20Pa(痛閾聲壓)，相差100萬倍，因此用聲壓的絕對值表示聲音的強弱會感到很不方便，所以人們常用聲壓級來表示聲音的強弱。聲壓級是指某點的聲壓P與基準聲壓(聽閾聲壓)P0的比值取常用對數(shù)再乘以20的值，單位為分貝(dB)?？陕劼暵晧杭壏秶鸀?120dB。2噪聲的頻譜人耳對聲音的感覺不僅與聲壓有關，而且還與聲音的頻率有關。人耳可聞聲音的頻率范圍為2020000Hz。一般的聲源，并不是僅發(fā)出單一頻率的聲音，而是發(fā)出具有很多頻率成分的復雜聲音。聲音聽起來之所以會有很大的差別，就是因為它們的組成成分不同造成的。因此，為全面了解一個聲源的特性，僅知道它在某一頻率下的聲壓級和聲功率級是不夠的，還必須知道它的各種頻率成分和相應的聲音強度，這就是頻譜分析。噪聲的頻譜也是噪聲的評價指標之一。以聲音頻率(Hz)為橫坐標、以聲音強度(如聲壓級dB)為縱坐標繪制的噪聲測量圖形，稱為頻譜圖。人耳可聞聲音的頻率有1000多倍的變化范圍，在實際頻譜分析中不可能逐個頻率分析噪聲。在聲音測量中，讓噪聲通過濾波器把可聞聲音的頻率范圍分割成若干個小的頻段，稱為頻程或頻帶。頻帶的上限頻率(或稱上截止頻率)與下限頻率(或稱下截止頻率)具有的關系，頻帶的中心頻率，當時稱為倍頻程或倍頻帶?？陕劼曇纛l率范圍用10段倍頻程表示，如表4-10所示。表4-10 倍頻程中心頻率及頻率范圍(Hz)中心頻率31.563125250500頻率范圍2245459090180180355355710中心頻率100020004000800016000頻率范圍710140014002800280056005600112001120022400如果需要更詳細地分析噪聲，可采用1/3倍頻程，即可以把每個倍頻程分成3份(1/3)。3噪聲級聲壓級相同的聲音，但由于頻率不同，聽起來并不一樣響，相反，不同頻率的聲音，雖然聲壓級也不同，但有時聽起來卻一樣響，因此，用聲壓級測定的聲音強弱與人們的生理感覺往往不一樣。因而，對噪聲的評價常采用與人耳生理感覺相適應的指標。為了模擬人耳在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號修正為與聽覺近似值的網絡，這種網絡稱作計權網絡。通過計權網絡測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級，而是經過聽感修正的聲壓級，稱作計權聲級或噪聲級。國際電工委員會(IEC)對聲學儀器規(guī)定了A、B、C等幾種國際標準頻率計權網絡，它們是參考國際標準等響曲線而設計的。由于A計權網絡的特性曲線接近人耳的聽感特性，故目前普遍采用A計權網絡對噪聲進行測量和評價，記作dB(A)。二、汽車噪聲的標準及檢測(一)汽車噪聲檢驗標準GB7258-1997機動車運行安全技術條件對客車車內噪聲級、汽車駕駛員耳旁噪聲級和機動車喇叭聲級作了規(guī)定，GB149579機動車輛允許噪聲和GB1496-79機動車噪聲測量方法對車外最大噪聲級及其測量方法作了規(guī)定。(1)車外最大允許噪聲級汽車加速行駛時，車外最大允許噪聲級應符合表4-11的規(guī)定。表中所列各類機動車輛的變型車或改裝車(消防車除外)的加速行駛車外最大允許噪聲級，應符合其基本型車輛的噪聲規(guī)定。(2)車內最大允許噪聲級客車車內最大允許噪聲級不大于82dB。(3)汽車駕駛員耳旁噪聲級耳旁噪聲級應不大于90dB。(4)機動車喇叭聲級喇叭聲級在距車前2m、離地高1.2m處測量時，其值應為90115dB。(二)聲級計的結構與工作原理在汽車噪聲的測量方法中，國家標準規(guī)定使用的儀器是聲級計。聲級計是一種能把噪聲以近似于人耳聽覺特性測定其噪聲級的儀器?？梢杂脕頇z測機動車的行駛噪聲、排氣噪聲和喇叭聲音響度級。根據(jù)測量精度不同聲級計可分為精密聲級計和普通聲級計兩類，根據(jù)所用電源不同可分為交流式聲級計和直流式聲級計兩類。后者也可以稱為便攜式聲級計，具有體積小、重量輕和現(xiàn)場使用方便等特點。表4-11 車外最大允許噪聲級車輛類型車外最大允許噪聲級dB(A)1985年1月1日以前生產的汽車1985年1月1日起生產的汽車載貨汽車8t載質量15t3.5t載質量8t載質量3.5t929089898684輕型越野車8984公共汽車4t載質量11t載質量4t89888683轎車8482聲級計一般由傳聲器、放大器、衰減器、計權網絡、檢波器、指示表頭和電源等組成。其工作原理是：被測的聲波通過傳聲器被轉換為電壓信號，根據(jù)信號大小選擇衰減器或放大，放大后的信號送入計權網絡作處理，最后經過檢波并在以dB標度的表頭上指示出噪聲數(shù)值。圖4-23為我國生產的ND2型精密聲級計。圖4-23ND2型精密聲級計(1)傳聲器傳聲器是將聲波的壓力轉換成電壓信號的裝置，也稱話筒，是聲級計的傳感器。常見的傳聲器有動圈式和電容式等多種形式。動圈式傳聲器由振動膜片、可動線圈、永久磁鐵和變壓器等組成。振動膜片受到聲波壓力作用產生振動，它帶動著和它裝在一起的可動線圈在磁場內振動而產生感應電流。該電流根據(jù)振動膜片受到聲波壓力的大小而變化。聲壓越大，產生的電流就越大。電容式傳聲器由金屬膜片和金屬電極構成平板電容的兩個極板，當膜片受到聲壓作用發(fā)生變形，使兩個極板之間的距離發(fā)生變化，電容量也發(fā)生變化，從而實現(xiàn)了將聲壓轉換為電信號的作用。電容式傳聲器具有動態(tài)范圍大、頻率響應平直、靈敏度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因而應用廣泛。(2)放大器和衰減器在放大線路中都采用兩級放大器，即輸入放大器和輸出放大器，其作用是將微弱的電信號放大。輸入衰減器和輸出衰減器是用來改變輸入信號的衰減量和輸出信號衰減量的，以便使表頭指針指在適當?shù)奈恢蒙稀Ｋp器每一檔的衰減量為10dB。(3)計權網絡計權網絡一般有A、B、C三種。A計權聲級模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性，B計權聲級模擬5585dB的中等強度噪聲的頻率特性，C計權聲級模擬高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度不同，A衰減最多，B次之，C衰減量最少。A計權聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此目前應用最廣泛，B、C計權聲級已逐漸不被采用。(4)檢波器和指示表頭為了使經過放大的信號通過表頭顯示出來，聲級計還需要有檢波器，以便把迅速變化的電壓信號轉變成變化較慢的直流電壓信號。這個直流電壓的大小要正比于輸入信號的大小。根據(jù)測量的需要，檢波器有峰值檢波器、平均值檢波器和均方根值檢波器之分。峰值檢波器能給出一定時間間隔中的最大值，平均值檢波器能在一定時間間隔中測量其絕對平均值。多數(shù)的噪聲測量中均采用均方根值檢波器。均方根值檢波器能對交流信號進行平方、平均和開方，得出電壓的均方根值，最后將均方根電壓信號輸送到指示表頭。指示表頭是一只電表，只要對其刻度進行標定，就可從表頭上直接讀出噪聲級的dB值。聲級計表頭阻尼一般都有“快”和“慢”兩個檔?！翱臁睓n的平均時間為0.27s，很接近于人耳聽覺器官的生理平均時間?！奥睓n的平均時間為1.05s。當對穩(wěn)態(tài)噪聲進行測量或需要記錄聲級變化過程時，使用“快”檔比較合適；在被測噪聲的波動比較大時，使用“慢”檔比較合適。聲級計面板上一般還備有一些插孔，這些插孔如果與便攜式倍頻帶濾波器相連，可組成小型現(xiàn)場使用的簡易頻譜分析系統(tǒng)；如果與錄音機組合，則可把現(xiàn)場噪聲錄制在磁帶上儲存下來，待以后再進行更詳細的研究；如果與示波器組合，則可觀察到聲壓變化的波形，并可存儲波形或用照相機把波形攝制下來；還可以把分析儀、記錄儀等儀器與聲級計組合、配套使用，這要根據(jù)測試條件和測試要求而定。(三)汽車噪聲的測量方法國家標準規(guī)定汽車噪聲使用的測量儀器有精密聲級計或普通聲級計和發(fā)動機轉速表，聲級計誤差不超過2dB，并要求在測量前后，按規(guī)定進行校準。1聲級計的檢查與校準(1)在未接通電源時，先檢查并調整儀表指針的機械零點?？捎昧泓c調整螺釘使指針與零點重合。(2)檢查電池容量。把聲級計功能開關對準“電池”，此時電表指針應達到額定紅線，否則讀數(shù)不準，應更換電池。(3)打開電源開關，預熱儀器10min。(4)校準儀器。每次測量前或使用一段時間后，應對儀器的電路和傳聲器進行校準。根據(jù)聲級計上配有的電路校準“參考”位置，校驗放大器的工作是否正常。如不正常，應用微調電位計進行調節(jié)。電路校準后，再用已知靈敏度的標準傳聲器對聲級計上的傳聲器進行對比校準。常用的標準傳聲器有聲級校準器和活塞式發(fā)聲器，它們的內部都有一個可發(fā)出恒定頻率、恒定聲級的機械裝置，因而很容易對比出被檢傳聲器的靈敏度。聲級校準器產生的聲壓級為94dB，頻率為1000Hz；活塞式發(fā)聲器產生的聲壓級為124dB，頻率為250Hz。(5)將聲級計的功能開關對準“線性”、“快”檔。由于室內的環(huán)境噪聲一般為4060dB，聲級計上應有相應的示值。當變換衰減器刻度盤的檔位時，表頭示值應相應變化10dB左右。(6)檢查計權網絡。按上述步驟，將“線性”位置依次轉換為“C”、“B”、“A”。由于室內環(huán)境噪聲多為低頻成分，故經三檔計權網絡后的噪聲級示值將低于線性值，而且應依次遞減。(7)檢查“快”、“慢”檔。將衰減器刻度盤調到高分貝值處(例如90dB)，通過操作人員發(fā)聲，來觀察“快”檔時的指針能否跟上發(fā)音速度，“慢”檔時的指針擺動是否明顯遲緩。(8)在投入使用時，若不知道被測噪聲級多大，必須把衰減器刻度盤預先放在最大衰減位置(即120dB)，然后在實測中再逐步旋至被測聲級所需要的衰減檔。2車外噪聲測量方法(1)測量條件測量場地應平坦而空曠，在測試中心以25m為半徑的范圍內，不應有大的反射物，如建筑物、圍墻等。測試場地跑道應有20m以上平直、干燥的瀝青路面或混凝土路面。路面坡度不超過0.5%。本底噪聲(包括風噪聲)應比所測車輛噪聲至少低10dB。并保證測量不被偶然的其他聲源所干擾。本底噪聲是指測量對象噪聲不存在時，周圍環(huán)境的噪聲。為避免風噪聲干擾，可采用防風罩，但應注意防風罩對聲級計靈敏度的影響。聲級計附近除測量者外，不應有其他人員，如不可缺少時，則必須在測量者背后。被測車輛不載重，測量時發(fā)動機應處于正常使用溫度，車輛帶有其他輔助設備亦是噪聲源，測量時是否開動，應按正常使用情況而定。(2)測量場地及測點位置如圖4-24所示為汽車噪聲的測量場地及測量位置，測試傳聲器位于20m跑道中心點O兩側，各距中線7.5m，距地面高度1.2m，用三角架固定，傳聲器平行于路面，其軸線垂直于車輛行駛方向。圖4-24 車外噪聲測量場地及測量位置(3)加速行駛車外噪聲測量方法車輛須按規(guī)定條件穩(wěn)定地到達始端線，前進檔位為4檔以上的車輛用第3檔，前進檔位為4檔或4檔以下的用第2檔，發(fā)動機轉速為其標定轉速的3/4。如果此時車速超過了50kmh，那么車輛應以50kmh的車速穩(wěn)定地到達始端線。對于自動變速器的車輛，使用在試驗區(qū)間加速最快的檔位。輔助變速裝置不應使用。在無轉速表時，可以控制車速進入測量區(qū)，即以所定檔位相當于3/4標定轉速的車速穩(wěn)定的到達始端線。從車輛前端到達始端線開始，立即將加速踏板踏到底或節(jié)氣門全開，直線加速行駛，當車輛后端到達終端線時，立即停止加速。車輛后端不包括拖車以及和拖車連接的部分。本測量要求被測車在后半區(qū)域發(fā)動機達到標定轉速，如果車速達不到這個要求，可延長OC距離為15m，如仍達不到這個要求，車輛使用檔位要降低一檔。如果車輛在后半區(qū)域超過標定轉速，可適當降低到達始端線的轉速。聲級計用“A”計權網絡、“快”檔進行測量，讀取車輛駛過時的聲級計表頭最大讀數(shù)。同樣的測量往返進行1次。車輛同側兩次測量結果之差，應不大于2dB，并把測量結果記入規(guī)定的表格中。取每側2次聲級平均值中最大值作為檢測車的最大噪聲級。若只用1只聲級計測量，同樣的測量應進行4次，即每側測量2次。(4)勻速行駛車外噪聲測量方法車輛用常用檔位，加速踏板保持穩(wěn)定，以50kmh的車速勻速通過測量區(qū)域。聲級計用“A”計權網絡、“快”檔進行測量，讀取車輛駛過時聲級計表頭的最大讀數(shù)。同樣的測量往返進行1次，車輛同側兩次測量結果之差不應大于2dB，并把測量結果記入規(guī)定的表格中。若只用1個聲級計測量，同樣的測量應進行4次，即每側測量2次。3車內噪聲測量方法(1)測量條件。測量跑道應有足夠試驗需要的長度，應是平直、干燥的瀝青路面或混凝土路面。測量時風速(指相對于地面)應不大于3m/s。測量時車輛門窗應關閉。