机器噪声平均声压级计算方法差异性实证研究

高淑瑜，孙平熙，陈奎，陈灵通，金佩薇，陈于林，李银松，叶宇晨

（1.温岭市方圆检测有限公司，浙江 温岭 317525；2.浙江和超电机有限公司，浙江 温岭 317523）

0 引言

在进行机器噪声声功率级测量时，需要优先选取测量包络面，确定相应的测量点。在取得了各测量点的噪声声压级后，需要进行数据处理，从而得到计算噪声声功率级所需要的噪声平均声压级[1-2]。本文介绍典型的机器噪声平均声压级的计算方法，分析各种计算方法的差异。

1 概述

声压法测试声源声功率的逻辑框图如图1所示[3]。

图1 声压法测试声源声功率的逻辑框图

2 噪声平均声压级计算方法

噪声测试时的声源平均声压级计算方法见表1[4]。

表1 噪声测试时的声源平均声压级计算方法

方法一：对每个测量点进行背景噪声修正，计算平均声压级Lp平均。

式中，LPi(背景）为每个测点位置测量的背景噪声值；LPi(修正前）为每个测点位置测量的噪声值；LPi(修正后）为每个测点位置测量的噪声背景修正后的噪声值；LP平均(修正后）为所有测点位置测量的噪声背景修正后的平均噪声声压级值；n为测量点数。

方法二：计算每个测量点修正前的平均声压级，计算背景噪声修正值，最后计算平均声压级LP平均。

式中，LP平均(修正前）为所有测点位置测量的噪声平均声压级；LPi(修正前）为每一个测点位置测量的噪声声压级；K1为背景噪声修正值；ΔL为所有测点位置测量的噪声平均值与背景噪声平均值的差值，即：ΔL=LP平均(修正前）-LP平均背景噪声；LP平均(修正后）为所有测点位置测量的噪声进行背景噪声修正后的平均噪声声压级值；n为测量点数。

方法三：测量每个测量点的背景噪声，按照相关标准要求确定每个测量点的背景修正值，最后计算所有测量点的平均声压级LP平均。

式中 ，LP平均（修正后）为所有测点位置测量的噪声修正后的平均声压级；LPi(修正前）为每个测点位置测量的噪声声压级；K1i为每个点的背景噪声修正值，其值由相关标准的给定表单确定；n为测量点数。

方法四：计算每个测量点修正前的平均声压级，计算背景噪声修正值，最后计算平均声压级LP平均。

式中，LP平均(修正前）为所有测点位置测量的噪声平均声压级；LPi(修正前）为每一个测点位置测量的噪声声压级；K1为背景噪声修正值；ΔL为所有测点位置测量的噪声平均值与背景噪声平均值的差值，即：ΔL=LP平均(修正前）-LP平均背景噪声；LP平均(修正后）为所有测点位置测量的噪声进行背景噪声修正后的平均噪声声压级值；n为测量点数。

3 差异分析

选择典型的电动机进行噪声声压级测试，实证结果如下。

案例：三相异步电动机，型号为Y180M-4、转速为1 460 r/min，要求采用工程法测量电动机的声功率级（不考虑反射噪声和环境噪声的影响）。

电动机的中心高为180 mm，采取半球面法布置测点，理想化的测量面半径r=1 m。在理想化的半球面布置声级计，测量五个点的声压级，测量得到的声压级数据见表2。不同方法计算得出的平均声压级见表3。

表2 半球面法测点的声压级

表3 不同方法计算得出的平均声压级

方法四是基于ISO 3744：2010 确定的平均声压级计算方法，也是目前国际通用的平均声压级计算方法。

方法二与方法四存在差异，包括K1的计算方法，按照数学推导过程来看，方法四中K1的计算方法应为正确的表达公式，方法二中K1的取值应为笔误。此外，方法二的背景噪声修正值K1是基于所有背景点的平均背景噪声值进行的计算。

方法三中每个点的背景噪声修正值K1取值已事先给定，分析取值规律后发现K1值实际遵循“对单一测点进行背景修正”原则，与方法一基本一致。

方法一与方法四的主要区别在于每个测点修正后的声压级值计算，两个平均声压级的计算公式不存在等量关系。

以上方法的计算结果差异为±0.07 dB，考虑到噪声声功率级测量的不确定度影响，上述四种计算方法均可接受。

4 推荐方案

考虑到测量过程中包络面测点测得的噪声源与背景噪声声压级存在延时现象而导致的测量值差异，对每个测量值进行背景噪声修正更有意义，因此推荐采用方法五进行计算。

方法五：对每个测量点进行背景噪声修正后，计算平均声压级LP平均。

式中，LP平均（修正后）为所有测点位置进行背景噪声修正后的平均声压级值；LPi（修正后）为每个测点位置修正后测量的噪声声压级值；LPi（修正前）为每个测点位置测量修正前的噪声声压级值；K1为每个测点位置的背景噪声修正值；ΔL为单个测点位置测量的噪声值与测点位置背景噪声的差值；n为测量点数。

由方法五计算得到的平均噪声声压级为74.60 dB(A)（详见表4），满足噪声声功率级测量不确定度评定的要求。

表4 由方法五计算得出的平均声压级