拖拉机噪声控制测试方法研究

秦永辉

摘要：噪声测量是控制噪声和评价噪声控制效果的基础。介绍噪声控制声压级测试和声强测试的主要内容及技术方法，以期为拖拉机噪声控制测试提供技术支持，解决目前拖拉机产品普遍存在的噪声过大的问题。

关键词：拖拉机；噪声控制；声压；声强；测试

中图分类号：S219 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）08-0068-04

噪声测量是拖拉机控制噪声和评价噪声控制效果的基础。噪声源测量是拖拉机噪声测量的重要内容，主要包括噪声强度及其特性测量、声源参数与特性测量。噪声强度是指噪声级与声功率，其特性主要是时间分布和空间分布；声源参数与特性测量是指声源识别和定位，它是噪声控制的关键。对噪声的描述主要有声压、声强、声功率和声品质等物理量，噪声源的判定方法主要有分部运转测试法、声强测试法和声品质测试法等。分部运转测试法是在测试声压的基础上进行的，这种方法简单易行，但对声学环境依赖性强，要求在半消声室中进行测试；声强测试法可以在普通实验室进行，试验精度和效率比较高。

1 拖拉机声压级测试

1.1 声压和声压级的定义

空气中无声音传播时有一静压强。当有声波传播时，在传播途径上的各处空气质点产生振动，使各个局部空间交替地出现压缩和膨胀，即使在同一地点，这种压缩或膨胀的状态亦随时间而交替地变化着；受压缩时局部压强增加，膨胀时局部压强减小。也就是说，由于声音的传播，使传播途径上各处的压强是在原有静压强的基础上迭加了一个交变的压强，由声波引起的交变附加压强就是声压。由于声压是个变化量，故常用有效值来表示，记做p，单位Pa。声音的强度大小可以采用声压度量，声压越大则声音越响。一般人耳能识别到的最小声压是2×10-5 Pa（指声音频率为1 kHz时的情况），称为听阈声压；当声压达到20 Pa能使人耳旁产生疼痛，称为痛阈声压。

1.2 声压测试仪器

拖拉机声压检测使用的主要仪器包括传声器、声级计、频谱分析仪等，后两种设备主要用来分析噪声频率的特征构成。

1.2.1 传声器 传声器的主要功能是把声能转换成电能，其原理是将声压信号转换成电压信号，可用来直接测试声场的声压。传声器包括两部分：一部分是声接收器，具有力学振动系统，通过振膜将声能转换成机械能，振膜在声场中受到声压作用产生振动；另外一部分是机电转换器，可以将机械能转换成电能信号。通过传声器，可将声压动能输入转换成电能输出信号。日常检测使用的传声器主要有电容和压电陶瓷两种类型。

1.2.2 声级计 声级计主要用来测试总声压级、各种A，B，C计权声级以及各频带声级。其可以连接频谱分析仪或振动分析仪器进行频谱分析或振动测试。日常检测使用的声级计主要由传声器、放大器、衰减器、频率计权网络、检波器和二次处理仪表构成，其结构原理简图如图1所示。

其主要工作原理是：通过传声器采集噪声，将声音转换成电信号，由前置放大器变换阻抗放大信号电压，使传声器匹配衰减器。衰减器将输入信号按每档10 dB（A）精确衰减，确保信号过载；由放大器将输出信号增至计权网络进行频率计权，再经衰减器及放大器放大信号到相应幅值，最后由二次仪表显示噪声声级数值。

声级计中的频率计权网络是根据人耳对声音的响应特性分为A，B，C 3种，其显示读数通常称为声压级。其中，A网络是模拟人耳对等响曲线中40 dB（A）纯音的响应，它使电信号的中、低频段有较大的衰减；B网络是模拟人耳对70 dB（A）纯音的响应，它使电信号的低频段有一定的衰减；C网络是模拟人耳对100 dB（A）纯音的响应，在整个声频范围内有近乎平直的响应。 测试时可以根据不同的目的和噪声特性，选取其中的1个或几个进行噪声测试。

声级计指示表头可以分为普通声级计表头和脉冲精密声级计表头两类。普通声级计表头具有“快”和“慢”两种特性，快档用于测试随时间起伏小的噪声，慢档用于测试起伏大于4 dB（A）的噪声。脉冲精密声级计表头除了有“快”和“慢”两档外，还有“脉冲”“脉冲保持”和“峰值保持”档。测有效声压值（均方根值）使用快、慢档测试；测声压最大有效值使用脉冲和脉冲保持档；峰值保持档测得的是声压的峰值，即声压最大值。

1.2.3 频谱分析仪 频谱分析仪主要用于拖拉机噪声频谱测试，包括测试放大器和滤波器。滤波器按频带宽度可分为恒定带宽式频谱分析仪、恒定百分比带宽式频率分析仪、等对数频宽式频率分析仪、动态信号分析仪4种。1） 恒定带宽式频谱分析仪可以连续改变中心频率，保持通过的带宽不变，经常采用5，20，50和200 Hz这4种带宽。其优点是对高频频率选择性强，能提供非常细致的频率信息，适用于产品脉冲噪声检测和识别噪声源。2） 恒定百分比带宽式频率分析仪的通过频带宽度始終等于中心频率的某一百分数，如当百分数为3、中心频率为100 Hz时，其带宽为3 Hz。随中心频率增大，其通过的频带宽度也增大。适用于不稳定噪声检测，能分析各谐波成分的相对大小。3） 等对数频宽式频率分析仪也称为倍频程或1/3倍频程分析仪，可以测试噪声频谱的大概分部，对噪声频谱做粗略分析。4） 动态信号分析仪对一定频率范围的频谱分析可及时完成，且能分析频谱随时间而急剧变化的噪声和瞬时噪声。

1.3 拖拉机噪声分部运转测试

判断拖拉机主要噪声源，可以采取依次测试与传声计恒定距离被测表面各点的数值，分析辐射面上最大的噪声辐射区和其量值的方法，通常称为分部运转测试法。

首先测试拖拉机整机在某一环境条件下的噪声，然后将可能发出最大噪声的工作部件暂停工作，或者采用铅板等消音隔音物覆盖，隔离控制其噪声辐射，然后再测试拖拉机整机噪声。根据声压级叠加原理，由两次噪声测试结果中计算出被隔离的部分的辐射噪声大小，从而找出主要噪声源。根据日常检测经验判断，拖拉机可能的主要噪声源为风扇、排气、液压泵、传动系等部分，可以将这几部分按照上述方法进行测试。拖拉机声压测试的仪器简单、使用方便，测试结果可以代表人耳实际受声情况。但采用声压测试时，本底噪声必须低于被测噪声10 dB（A），且测试需要在专门的消声室、半消声室内进行。

2 拖拉機声强级测试

2.1 声参量定义

声波作为一种机械振动的传播，具有一定的能量。用声波能量大小来表征声辐射的强弱，声波能量大小通常用声强和声功率来表示，声强、声功率越大，则声音越响。

声源输出声能大小的基本量主要由声功率来衡量。声功率相比于声压，因不受接收距离、方向、声源周围的声场条件等很多外在因素的影响，而广泛应用于鉴定和比较各种声源。

2.2 声强、声功率测试仪器

对于拖拉机声源定位、声源贡献量排序和确定辐射声功率来说，声强测试技术是一个高效工具。声强测试方法的原理是使用两个距离很近的传声器同时测试声压和质点振速（如图2所示）。为尽量减小对声场的影响，需要精确定义声强探头的两个传声器之间的声学距离。

拖拉机声强、声功率测试的主要仪器为声强计和实时声强分析仪。前者由传声器、前置放大器、滤波器和微机组成；后者是声强测试中将声强映射成像时对噪声源进行定位的技术。声强映射成像是将一个假象网格放置在被测设备表面并进行声强成像绘图。

2.4 声强测试的主要特点

声强有能量和矢量的特点，围绕声源整个封闭表面上的声强矢量积分可以决定声源的声功率。由于封闭表面距声源很近，所以不易受环境和反射物的影响，拖拉机噪声测试可以现场进行。声强测试的另外一个特点是可以通过测试在机器表面附近布置测试网格的声强，分析声场的等声强线图和三维声强分布图，判断拖拉机各部位辐射噪声的能力，识别噪声源。

参考文献

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Abstract： Noise measurement is the basis of noise control and evaluating the effect of noise control. This paper introduced the main content and technical method of noise control SPL test and sound intensity measuring， so as to provide technical support for tractor noise control test and solve the problems that at present oversize noise commonly exists in the tractor products.

Key words： tractor； noise control； sound pressure； sound intensity； test