发动机噪声测量不确定度研究

■邱金发

（常州市金坛区环境监测站江苏常州213200）

发动机噪声测量不确定度研究

■邱金发

（常州市金坛区环境监测站江苏常州213200）

在我国汽车数量逐渐增多，噪声污染也日益严重，汽车噪声已经严重影响到人们的日常生活。因此降低汽车发动机的噪声成为一个主要的研究方向。本文主要研究发动机噪声测量的不确定度，首先分析出影响发动机噪声不确定度的因素主要有随机误差和不确定系统误差两种，然后利用一些数学公式，分别计算随机误差和不确定系统误差对发动机噪声测量产生影响的标准误差，然后将二者结合，分析发动机在噪声测量过程中的标准误差。

发动机 噪声测量 不确定度

1 影响发动机噪声测量的因素及不确定度分析

影响发动机噪声测量的因素可以分为：随机误差因素、不确定性系统误差、确定性系统误差和过失误差。但是在这四种误差中，过失误差和确定性系统误差可以在试验中进行排出，因此，影响发动机噪声测量不确定度的只有随机误差因素和不确定性系统误差这两种。

1.1 影响发动机噪声测量随机误差因素

（1）风的影响。众所周知，当风力达到一定级别的时候，风吹过，我们会听到呼呼的声音，甚至有些时候会听类似于哨声。一般在对发动机噪声进行测量时，都会尽量免风对噪声的影响。

（2）环境温度的影响。声级计的灵敏度随着环境温度的变化而变化。每当温度升高十几度的时候，声级计就会相应升高1dB(A)。

（3）发动机转速的影响。根据国家标准GB1495-2002对噪声进行测量时，汽车进线时，发动机转速对测量值有很大的影响。一般在进行测定时，发动机的转速控制在35 r/min，这时发动机噪声的测定值在0.5dB(A)以下。

（4）加速起始点位置改变带来的影响。提前加速就相当于汽车进线时的速度加大，在较快速度下测量的发动机噪声就会对测量值产生如上述的影响。

（5）汽车偏离中心线的影响。在使用声级计对发动机进行测量时，主要是在两侧放置声级计测量装置，然后让汽车从声级计中心的垂直路线上通过，但是在实际的测量中，因为驾驶偏向某一方，就会影响声级计的测量值。

1.2 影响噪声测量的不确定性系统误差因素

系统的不确定误差主要是仪器自身的误差。仪器在灵敏度上就有固定的误差，不同的仪器，误差范围也不相同。对于等级不同的仪器，在基准条件下的允许公差是不同，等级越高允许公差范围越小。

2 发动机噪声测量不确定度的分析

影响发动机噪声测量的不确定度总共可以分为两类，随机误差和系统不确定误差。因此，不确定度的分析也有两种A类不确定度和B类不确定度，其中A类不确定度主要是为了计算在随机误差中的不确定度值，而B类不确定度主要是为了计算在不确定系统误差中的仪器的不确定度的值。

2.1 A类标准不确定度

在国家标准中规定，想要测量发动机噪声的大小，最少需要对发动机进行四次测量，而且这四次测量值之间相互的差距必须在2dB(A)范围内才有效，如果超出范围，则认为测量结果无效。因此，要求出随机误差在进行测量时的不确定度，这样就可以计算出标准偏差值的大小。因为四次测量之间的差距在2dB(A)以内，假设△lin=2dB(A)，根据△lin=3σ，可以计算出的值为0.67 dB(A)，其中σ就是我们所需要的标准偏差。根据A类不确定度的计算公式可以计算出，此时，UA的值为0.34 dB(A)。在公式中n就是在实际测量中的次数。

2.2 B类不确定度

在我国常用的声级计主要是HS567声级计。在这类声级计中包含五种主要仪器，下表1就是在HS5670中的仪器以及相应的不确定度值。本文就以这类声级计为例进行B类不确定度的计算。

表1 HS5670声级计的不确定度

B类标准不确定度的公式为

将上表中的数据带入公式就可以计算出B类标准不确定度的值为0.42 dB(A)

标准的不确定度就是将A类不确定度跟B类不确定度结合在一起。标准不确定度的。计算公式为：

这样就可以计算标准不确定度的值为0.54 dB(A)。

2.3 扩展不确定度

标准不确定度按照正态分布就可以形成扩展不确定度，根据正态分布的计算，扩展不确定度的值为标准不确定度的两倍，因此，在HS5670声级计中的扩展不确定度为1.08 dB(A)。

2.4 噪声测量不确定度与测量次数之间的关系

在本次设计中对噪声的测量总共进行了四次。我们知道测量次数越多，对测量结果的精确度就越高，但是并不是一味地增多测量次数，本文在此次实验的基础上总共进行了多次测量，观察测量结果与测量次数之间的相互关系：

从公式可以看出，在一定情况下，增加次数，会降低测量结果的标准偏差，但是当测量超过十次之后，结果的标准偏差就不会有明显的变化，再加上测量次数过多，对声级计的温度影响就会变大，这样反而会增大测量的标准偏差。因此，测量的次数不宜太多，建议在6到10次之间即可。

3 结语

随着发动机功率的提高，以及人们对环保意识的增强，发动机噪声的降低势在必行。本文就针对影响发动机噪声测量上的因素进行分析，并以HS5670为例介绍了标准不确定度的计算方法，为以后降低发动机噪声提供参考。但在发动机噪声测量中还存在许多问题，还需进一步研究。

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P73[文献码]B

1000-405X（2016）-5-421-1