研究雨刮电机噪声应具备的知识及判别

杨治英

摘 要 声音是由振动引起的，并且通过空气传播声音的，其中响度、声调和音色称为声音三要素。我们研究噪声，响度、声调和人耳听觉的关系，这对研究噪声很重要。雨刮电机的噪声一般分为机械噪声及电磁噪声。

关键词 噪声；响度；声调；音色；电磁振动；机械噪声；电磁噪声

中图分类号 TB53 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0046-01

本文主要是介绍声学基础，用声学基础知识来帮助判别雨刮电机噪声的类型和特性。

1 研究雨刮电机噪声应具备的知识

声音是由振动引起的，并且通过空气传播。振动又分机械振动、电磁振动、空气振动。其实归根结底最终都是机械振动，因为电磁振动是由于电磁力的作用导致材料发生震动，或伸缩鼓动空气而发声；电机里的空气不会自己振动起来，也是由于电机运动部件鼓动（煽动）空气而发声。

声音的响度、声调和音色称为声音三要素。我们研究噪声，着重介绍响度、声调和人耳听觉的关系，这对研究噪声实在是很重要。

1）响度。响度表示的是声音的强弱程度，主要由声波振幅的大小决定。我们常说的某声音多少分贝，实际上说的是该声音的声压级的大小，常用的噪声计、声级计的测量读数值都是声压级的值——分贝。一般人的听觉承受范围不超过140dB。

常用的声级计有：A计权声级（60dB以下采用），B计权声级（60dB～85dB采用），C计权声级（大于85dB采用）。雨刮为汽车配件，汽车座舱里应该是安静的环境，过高的噪音响度有害于完全操作，所以标准里规定各种电器的噪音响度都在50dB～70dB段的偏下位置，這一方面也是符合人体感受原则的，另一方面也充分考虑了当前制造技术的平均水平。雨刮标准一般都规定噪声不大于60dB，所以使用A记权声级。另外，声音的响度还与声音的频率关系密切，某些频率段的声音虽然响度并不高，但是人耳的实际听觉却很大。

2）声调。声调表示的是人对发声体声音调子高低的主观感受，单位用赫兹（Hz）表示。人耳对声音调子的可听范围在20Hz～20kHz之间。

人们对音乐都很熟悉，稍有乐理知识的人还会看着曲谱唱歌。但他们不一定知道自己所唱出的音调出于什么样的频率。如果知道这个，那就可以凭借这种技能判断电机发出的连续声音大致处于什么频率范围，在无专业噪声分析仪器的条件下能够帮上忙。

3）响度、声调与听觉的关系。实验表明，人耳对于闻阈和痛阈之间的感觉是随声压、频率变化的。在闻阈和痛阈之间的随频率变化的等响（这个“响”字表示人耳的感觉反应，并非声级计的测量值）度线（弗莱彻—芒森曲线）之间的区域就是人耳的听觉范围。图1就是声学界有名的弗莱彻—芒森曲线。

图1中纵坐标是升压级的分贝值，横坐标表示频率，图中的每一条都曲线表示人耳听起来有同等响度感觉。在测试电机噪音时，经常会遇到听起来几乎同样响度的声音，用噪声计测出的分贝值却相差很多。该曲线还表明：不同频率的响度级的增长速度是不同的，低频声的响度级随声音强度的增长比中频声要快，这表明在高声强时，人耳对低频声变得比较敏感了。

声音的响度也与声音持续作用的时间有关。在一定范围内（大约15ms～150ms），持续时间越长声音也越响。人耳对于持续时间很短的声音不容易听出声调，更多的感觉是碰撞声、爆裂声。

4）音色。音色是指声音的感觉特性，是由发声体的材料、结构和振动方式等因素决定的；所有能发声的物体发出的声音，除都有一个基音外，还有许多不同频率（振动的速度）的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色。

了解以上声音的基本知识以后，对于分析产品的噪声和异响声我们可分得清声音是属于哪类声音、响度如何、频率大概在什么范围。

2 雨刮电机噪声的判别

雨刮电机的噪声按声源我们在这里把它分为机械噪声和电磁噪声这两大类，其他类型的噪声不在本文中讨论。

2.1 如何判别电机的机械噪声和电磁噪声

通常我们只是谈论电机的噪声大小如何，是否超标，寻找原因，制定降噪措施，然后验证措施的有效性。看起来这种办法似乎也没错，但是不容易找到有效措施，或者措施的成本太高。解决问题的方法如下。

对有噪声缺陷的电机，先判断是那类噪声对我们的听觉影响最大，对听觉影响最大的也许是机械噪声，也许是电磁噪声。下面的判断方法仅供参考。

1）机械噪声。一般机械噪声具有以下特征：（1）声音比较响亮、清脆、短促，且无规律。如吱吱、唧唧、嘎嘎、噼噼啪啪……等磨擦声和碰撞声。典型的如电刷跳动、轴承松或太紧；声音连续，无论声调高低，其异响伴随有周期性变化。典型的如蜗轮蜗杆啮合声；（2）声音连续，声调较低，手感有振动。典型的有电枢动平衡不好、电枢扫膛；（3）无论声音连续与否、声调高低，改变电机位置（倾斜、倒置等）后声音变化明显；（4）若电枢转速在4 000rpm以内，噪声频率超过800Hz；（5）用噪声计检测时，电机在标准测试状态下与共振测试状态下（把电机放在倒扣的木箱上）的分贝值相差不大；（6）用噪声计检测时，当测试距离增加时，分贝值能够明显降低；（7）更换减速壳部件、刷架部件、更换电枢后分贝值能明显降低；（8）电机输入电压升高或降低，声调无明显变化。

2）电磁噪声具有以下特征：（1）持续的“嗡嗡”声；标准测试状态和共振测试状态下分贝值相差较大；（2）更换电机壳体或者将电机壳体磁极掉转180°后噪声会有明显变化；（3）用噪声计检测时，当测试距离增加时，分贝值降低不明显；（4）更换减速壳部件、刷架部件、更换电枢后分贝值降低不明显；（5）电机输入电压升高或降低，声调有明显变化。

电机的噪声不可能是单一的某一类噪声，我们遇到的电机噪声其实都是复合噪声，并且单就机械噪声或者电磁噪声而言，也很少有只出现基音的情况，只要是噪声，全部都是由很多种谐波噪音围绕在某个频率的基音周围所组成的。