声学知识
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声压法测试声功率

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声功率(Sound Power)指通过某一测量面的声压与在该测量面上质点振速的法向分量的乘积在整个测量面上的积分,表示单位时间内声源辐射的空气声能量。单位为瓦(W),通常以W表示。

声功率级是声源的声功率与基准值之比,取以10为底对数的10倍,用分贝(dB)表示,其中基准值为10-12W。声功率可以表示一个声源的声辐射能量,是声源的物理属性,与测量位置和距离无关。那么如何对声源进行声功率测试呢?

声功率测试方法:由声功率的定义我们可以知道声功率不能够直接测试,是需要通过再计算,计算出声功率。一般通过声压法和声强法测试计算获得声源的声功率(级)。

声压法是传统的声功率测试方法,一般要求在特定的声学环境中进行,有很高的测试精度,对声源的声音特性无要求。声强法可在一般声学环境中测试,能消除外界干扰对测试的影响,无需较高的声学环境,适用于声源工作现场的测量,但是只能针对稳态声源。

无论是声压法还是声强法,都需要有一个被测声源的测量面。并且在该测量面内除了被测声源外,不能有其他声源或吸声体,测量面到被测声源的距离要适中。

声压法测试声功率-1

如文题所示,下面我们重点介绍下声压法测试声功率。

声压法测试声功率:声压法可对各类特征噪声进行测量。各类特征噪声包括:稳态、非稳态、宽带、窄带、离散频率和脉冲噪声等。

声压法测试声功率-2

其中,声压法测试声功率的标准汇总,见下表[1]:

声压法测试声功率-3

K2A—测试环境的声反射和吸收对表面声压级影响的A计权修正值;

ΔL—背景噪声与被测噪声源的倍频带的声级差;

K1—背景噪声对表面声压级影响的修正值。

首先,我们对ISO 3745测试标准进行说明。

ISO 3745测试标准:ISO 3745是声压法测试噪声源声功率级和声能量级的方法之一,要求声源安装在具有规定声学特性的消声室或半消声室内[2]。测试精度等级为1级(精密法)。测量的声功率级和声能量级包含了考虑到测量期间气象条件与基准气象条件存在差异情况下的修正。

一般情况下,ISO 3745标准测量的频率范围是中心频率为100Hz~10000Hz的1/3倍频带。在各频带内,所有测点或移动路径,背景噪声与被测噪声源的声压级差均应至少为6dB;对于中心频率从250Hz~5000Hz的1/3倍频程带的声压级差至少10dB。

在消声室采用球面测量,测量的球面的中心应与被测声源的声学中心(声学中心已知)或几何中心(声学中心未知)一致。在半消声室采用半球面测量,半球面的球心应在半消声室的地面上,且在被测声源声学中心(声学中心已知)或几何中心(声学中心未知)的垂直下方。球面和半球面的测量半径应满足下列要求:

声压法测试声功率-4

d0—被测声源的特征尺寸;

λ—测量频率范围中最低频率的波长;

目前ISO 3745测试标准广泛应用于实验室中对声源的声功率测试。如汽车行业中即将推出的《电动汽车用电动动力系噪声测量方法》,就明确规定了测量方法中需用IS0 3745(GB/T 6882)[3]。

驱动电机系统声功率级测量环境及测量面的确定

声压法测试声功率-5

电机控制器声功率级测量环境及测量面的确定

声压法测试声功率-6

ATOM中ISO 3745测试方法:目前ATOM已集成开发了ISO 3745声功率测试标准。ATOM可在数据采集过程中在线实时显示及计算测试声源的声功率级,也可以在时域数据后处理中进行计算,下图为ATOM与某国外声功率测试系统对某一稳态声源测试的结果对比:

声压法测试声功率-7

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2020-11-17

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