振動噪聲測量的案例
艦船設備振動噪聲測量方法
作者有話說
艦船在運行過程中，強烈的噪聲和振動可能會對艦船設備的結構壽命和船員的身體健康有著破壞性的影響，噪聲和振動控制處理顯得尤為重要。艦船設備振動噪聲測量是評估其振動和聲學特性的重要技術手段，同時也是振動噪聲控制的必要途徑。
本文對振動噪聲測量中測量儀器、測量環境、測量信噪比、安裝基礎、測點的布置、測量參數與頻率范圍、隔振系統的測量方法等經常遇到的技術問題，進行具體分析，具有較強的可操作性，可為從事振動噪聲測量人員提供參考。
展開 研究丨艦船設備振動噪聲測量方法
作者有話說
艦船在運行過程中，強烈的噪聲和振動可能會對艦船設備的結構壽命和船員的身體健康有著破壞性的影響，噪聲和振動控制處理顯得尤為重要。艦船設備振動噪聲測量是評估其振動和聲學特性的重要技術手段，同時也是振動噪聲控制的必要途徑。
本文對振動噪聲測量中測量儀器、測量環境、測量信噪比、安裝基礎、測點的布置、測量參數與頻率范圍、隔振系統的測量方法等經常遇到的技術問題，進行具體分析，具有較強的可操作性，可為從事振動噪聲測量人員提供參考。
展開 噪聲振動及測量方法
我們都知道噪音是由振動產生，那么，什么是噪聲振動？又該怎么測量呢？
物體圍繞平衡位置作往復運動叫振動，振動是噪聲產生的原因。機械設備產生的噪聲有兩種傳播方式：一種是以空氣為介質向外傳播，稱為空氣聲；另一種是聲源直接激發固體構件振動，這種振動以彈性波的形式在基礎、地板、墻壁中傳播，并在傳播過程中向外輻射噪聲，稱為固體聲。
振動能傳播固體聲而造成噪聲危害；同時振動本身能使機械設備、建筑結構受到破壞，人的機體受到損傷。振動測量在工業上也有許多應用，如檢測地下管道泄漏，檢查旋轉機械的平衡性能等。
振動測量和噪聲測量是相關的，部分儀器可通用。只要將噪聲測量系統中聲音傳感器換成振動傳感器，將聲音計權網絡換成振動計權網絡，就成為振動測量系統。但振動頻率往往低于噪聲的頻率。人感覺振動以振動加速度表示，一般人的可感振動加速度為0.03m/s2，而感覺不適的振動加速度為0.5m/s2，不能容忍的振動加速度為5 m/s2。人的可感振動頻率最高為1000 Hz，但僅對 100 Hz以下振動才較敏感，而最敏感的振動頻率與人體共振頻率相等或相近。人體共振頻率在直立時為4～10 Hz，俯臥時為3～5 Hz。
城市區域環境振動標準
《城市區域環境振動標準》(GB 10070-88)規定了城市各類區域鉛垂向Z振級標準值(見表1)。
表1城市各類區域鉛垂向Z振級標準值 單位：dB
注：1．標準值適用于連續發生的穩態振動、沖擊振動和無規則振動。
2．每日發生幾次的沖擊振動，其最大值晝間不允許超過標準值10 dB，夜間不超過3 dB。
展開 機器設備噪聲測試的新方法--振動法測噪聲
一.引言
對機器設備噪聲測量最通常的方法是用聲級計進行聲壓級測量，然而在不少場合，這種人們十分熟悉的方法卻顯得無能為力。例如：在正在運行的多臺機器的機房里，需要測定各臺機器的噪聲時；或者要在生產成品的流水線上逐臺檢測每臺產品的噪聲時，都會由于其他聲源的影響以及反射聲的傳入使得聲級計無法顯示被測產品直接輻射的噪聲。隨著科技的發展，人們自然想到了聲強法。但是目前聲強法的測試儀器較貴，而且測試又較復雜，仍處于研究階段。于是，人們對聲波的測試開展了振動法的研究。希望通過測量機器表面振動量的方法來確定機器所輻射的噪聲量，通常稱為空氣噪聲的振動測試法。多年理論分析和應用研究的結果表明，這是一種十分簡便而有效的方法。在十分惡劣的環境條件下，幾乎可以不受環境噪聲和反射聲的影響，用一種特殊計權的測振儀就可通過測定機器表面的振動量，來確定其噪聲輻射值。目前這種方法已成功地用于生產實際。
采用測振法在生產現場測試產品的噪聲是在其他方法都無法簡便、迅速、經濟和準確的解決產品現場噪聲檢測的情況下而提出的。西德、美國等國家開展此項技術研究已有多年了，德國BBC公司花費了十幾馬克研究振動法，并成功地將此項技術用于接觸器的現場噪聲檢測上。美國經過多年的研究，已在海軍MIL標準中規定用振動法測定微電機的噪聲。國際ISO標準化組織已公布了測振法標準技術文件。
我國是在七十年代末期開始探討測振法的。
展開 
飛機發動機引起的機艙噪聲的高分辨率振動聲學測量與分析
飛機發動機，特別是當直接安裝在機身上時，會向機身注入大量的音調振動，從而降低機艙噪音的可聽性和舒適性。減少這種噪音需要開發專門的降噪系統。這是一項耗時且昂貴的工作。為了加速和簡化這一過程，需要對飛機結構和發動機注入的力進行足夠詳細的數值模擬。德宇航（DLR） ISTAR飛機（達索獵鷹2000 LX），正用于廣泛的振動測量活動。這項活動的目標有兩個：獲取飛機振動- 聲學行為的空間密集信息，以便稍后在中頻范圍內更新有限元模型進行計算，并分析運行發動機注入機身結構的振動。測量結果包括ISTAR飛機在約1300個位置對激振器激勵和發動機振動作出的響應，這些位置由傳感器的劃行網格獲取。結果以使用結構強度分析計算的工作變形分析（ODS）和能量傳遞路徑的形式呈現。
要了解在可聽頻率范圍內由不同的（有時是音調的）振動源引入機身的振動傳遞路徑是一項復雜的任務。飛機的機身采用網格狀結構建造，縱向縱梁和周向框架將蒙皮層保持在適當的位置。這為振動能量傳播的可能路徑創建了一個網格。
為了更好地了解這個問題并測試可能的解決方案，德國航空航天中心（DLR）與達索航空合作，于2022年3月對一架研究飛機進行了大規模的振動聲學測量活動。該飛機是由DLR擁有的達索獵鷹2000LX，稱為ISTAR，是In-Flight Systems & Technology Airborne Research的首字母縮寫。ISTAR配備兩個后置發動機。識別源自這些發動機的振動傳遞到客艙是本項目的目標之一。為了在使用實驗結構強度（STI）估計進行振動傳遞路徑分析時獲得良好的結果，高密度的傳感器網格是必要的。
展開 測量振動 | 人體振動測量
人們很早就認識到，人體直接暴露在振動環境下所受的影響可能是非常嚴重的，振動可能導致視力模糊、失去平衡、注意力不集中等影響，在某些情況下，某些頻率和水平的振動甚至可能會對人體內部器官造成永久性傷害。
過去50年來，研究人員一直在收集有關振動手持式電動工具對生理影響的數據。在使用鏈鋸的林業工人中，“白手指”綜合癥很常見。“白手指”會造成血管和神經組織的逐漸退化，患者失去操縱能力和手部的感覺。
首次公布的有關振動與人體的國際標準是ISO2631-1978，它規定了人體最敏感的頻率范圍內1分鐘至12小時的暴露時間限制曲線，即1 Hz至80 Hz。該標準的更高版本包含更多詳細信息。
這些建議涵蓋整個人體在三個支撐表面受到振動的情況，即站立者的腳、坐著的人的臀部和躺下的人的支撐區域。
標準建議手持式電動工具手柄上的最大允許振動譜
三個嚴重性標準：
舒適度降低的邊界，適用于客運等領域
疲勞效率降低的邊界，與車輛駕駛員和機器操作員有關
暴露極限邊界，對健康有危險
有趣的是，在縱向方向上，即腳對頭，身體對4-8 Hz頻率范圍內的振動最敏感。在橫向方向上時，身體對頻率范圍為1-2 Hz的振動最敏感。
使用鋰電池供電的LAN-XI分析儀可用于測量振動運動對人體造成不適或損害的可能性。
展開 測量振動 | 環境對振動測量有哪些影響？
環境影響是測量振動時應了解的一部分，本文簡要解釋了如下因素對振動測量的影響：
溫度
電纜噪聲
來自周圍環境的其他影響
壓電材料和溫度
所有壓電材料都受溫度影響，因此環境溫度的變化都會引起加速度計的靈敏度發生變化。
典型的通用加速度計可以承受高達
250°C左右
的溫度。在更高
溫度下，壓電陶瓷將開始去極化，因此靈敏度將發生永久改變。如果去極化不太嚴重，則在重新校準后仍可使用這種加速度計。對于-196°C至482°C的溫度，可提供采用特殊壓電材料的加速度計。
出于這個原因，所有B&K
加速度計
都提供
典型靈敏度與溫度曲線
，當溫度顯著高于或低于20°C的情況下進行測量時，可以根據加速度計靈敏度的變化來校正測量的水平。
在測量環境中，壓電加速度計在受到溫度波動（稱為溫度瞬變）時，也會顯示出不同的輸出。這通常只是在測量極低水平或低頻振動的情況下才會遇到的問題。現代剪切型加速度計的靈敏度不易受溫度瞬變的影響，而壓縮類型的加速度計輸出則可能高出100倍或更多倍。
當加速度計需要安裝在溫度高于250°C的表面時，可以在底座和測量表面之間插入散熱片和云母墊圈。在350至400°C的表面溫度下，通過這種方法，加速度計底座可以保持在250°C以下。使用流體冷卻幫助帶走熱量可以提供額外的幫助。
加速度計電纜噪聲
由于壓電加速度計具有較高的輸出阻抗，因此連接電纜中產生的噪聲信號有時可能會出現問題。這些干擾可能是由接地環路、摩擦電噪聲或電磁噪聲引起的。
接地回路
電流有時會流入加速度計電纜的屏蔽層，因為加速度計和測量設備是分開接地的。
展開 測量振動 | 解密關于振動測量的基本概念
什么是振動？
當物體描述關于參考位置的振蕩運動時，物體被稱為振動。一個完整的運動周期在一秒內發生的次數稱為頻率，以赫茲（Hz）為單位。
該運動可以由以
單個頻率出現的
單個分量
組成，例如與音叉一樣，或者由以
不同頻率同時出現的多個分量
組成，例如與內燃機的活塞運動一起。
在實踐中，振動信號通常由許多同時發生的頻率組成，因此我們不能僅通過觀察時間模式立即看出有多少分量以及它們發生在什么頻率。
這些分量可以通過
繪制振動幅度與頻率的關系
來顯示。將振動信號分解成各個頻率分量稱為頻率分析，這種技術可被視為診斷振動測量的基石。將振動水平表示為頻率的函數的曲線圖稱為
頻譜圖
。
當對機器振動做頻率分析時，我們通常會發現幾個顯著的周期頻率分量，這些頻率分量與機器各個部件的基本運動直接相關。因此，通過頻率分析，我們能夠追蹤到
不希望的振動源
。
振動從何而來？
在實際操作中，避免振動是非常困難的。這通常是由于制造公差、間隙、機器部件之間的滾動和摩擦接觸以及旋轉和往復構件中的不平衡力的動態效應而發生的。通常，微小的不重要的振動可以激發一些其他結構部件的共振頻率，并被放大成主要的振動和噪聲源。
不過，有些工作又需要利用機械振動。例如，我們在部件給料機、混凝土壓實機、超聲波清潔槽、鑿巖機和打樁機中故意產生振動。振動試驗機廣泛用于向產品和子組件施加受控水平的振動能量，其中需要檢查它們的物理或功能響應并確定它們對振動環境的耐受性。
展開 電機振動噪聲的產生以及控制：振動和噪聲的來源
先從電機的噪聲說起，電機噪聲根據其產生機理的不同，大致可分為三類：電磁噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲
1
電磁噪聲
電磁噪聲來源于電磁振動，電磁振動由電機氣隙磁場作用于電機鐵心產生的電磁力所激發，而電機氣隙磁場又決定于定轉子繞組磁動勢和氣隙磁導。氣隙磁場產生的電磁力是一個旋轉力波，有徑向和切向兩個分量。徑向分量使定子和轉子發生徑向變形和周期性振動，是電磁噪聲的主要來源；切向分量是與電磁轉矩相對應的作用力矩，它使齒對其根部彎曲，并產生局部振動變形，是電磁噪聲的一個次要來源。還有很多設計和故障原因，也會造成電磁噪聲的增加，例如：鐵心飽和的影響；電網中的諧波分量；異步電動機斷條；裝配氣隙不均勻等等。電磁噪聲的大小與電機氣隙內的諧波磁場及由此產生的力波的幅值、頻率和磁極數有關，也同定子的固有頻率、阻尼系數等密切相關。
2
機械噪聲
電機運轉部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結構共振形成機械噪聲，主要是軸承和換向引起的。電機軸承在繁重的工作狀態下運轉時，滾珠和外圈滾道相接處會發生彈性變形。滾道變形隨接觸處的變化呈周期性變化，產生振動和噪聲。軸承裝機后，內外圈的配合及軸承游隙對電機噪聲也有一定的影響。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲分析
在 Workbench 的 Analysis System 窗口中，選擇Harmonic Acoustic建立噪聲分析模塊，如下圖所示。
圖9 噪聲分析流程圖
對電機定子建立外流場模型，形狀可以自行定義。然后將諧響應分析的速度分布導入流場模型中定子外表面部分，并設定聲場分析邊界條件，如下所示。
圖10 導入諧響應速度分布
圖11 噪聲分析邊界條件
圖12 SPL分布圖
6. 結論與展望
通過ANSYS Workbench可以方便的分析電機振動噪聲，此外在此基礎上還可以進行多轉速分析以及對電機參數進行優化分析。
文章來源：易仿真
展開 測量振動 | 如何避免振動測量錯誤？如何為加速度計選擇安裝位置？
如何避免測量錯誤是測量振動時必須知曉的內容，本文簡要解釋了以下幾點：為避免因加速度計共振而出錯，該如何為加速度計選擇安裝位置，以及如何安裝。
加速度計安裝位置
安裝加速度計，應使所需的測量方向與其主靈敏度軸一致。加速度計對橫向振動也較敏感，但通常可以忽略這一點，因為橫向靈敏度通常小于主軸靈敏度的5%。
測量物體振動的原因
通常決定了測量點的位置。以圖中的軸承座為例，加速度測量用于監控軸和軸承的運行狀況，加速度計位置的響應應直接來源于軸承傳遞的振動。
加速度計"A"主要檢測來自軸承的振動信號，而非機器其他部件的振動，但加速度計"B"檢測到的軸承振動可能因路徑過長而改變，混有來自機器其他部件的信號。同樣，加速度計"D"的位置不如加速度計"C"的位置更直接。
另一個問題是，應該測量
問題機器部件的哪個方向
？沒有放之四海而皆準的規則，但以所示軸承為例，通過軸向和徑向方向（通常為預期剛度最低的方向）進行測量，可以獲取有價值的信息用于監測目的。
機械物體對強迫振動的響應是一個復雜的現象，人們可以預期，特別是在高頻率下，能夠測量到顯著的振動水平和頻譜，即使在同一機器部件上的相鄰測量點。
安裝加速度計
良好的安裝方法
是確保準確測量的關鍵之一。草率的安裝導致安裝共振頻率的下降，這會嚴重限制加速度計的使用頻率范圍。
理想的安裝是通過
螺紋螺柱安裝到平面
，如圖所示光滑的表面。在擰緊加速度計之前，將一層薄薄的潤滑脂涂在安裝表面上通常會提高安裝剛度，從而確保安裝的共振頻率接近規格。
機器上的
螺紋孔應足夠深
，避免螺柱進入加速度計底座。
展開 
噪聲基礎及電機噪聲的測量
噪聲是判斷電機質量的重要指標，且非常直觀的影響評價者的感受。所以一俊遮百丑，低而不刺耳的噪聲更容易獲得客戶的認可。我們這篇就聊一聊電機噪聲最基礎的知識。
什么是噪聲
聲音是由物體的振動產生的，振動的物體即聲源。聲源激勵著它周圍的空氣質點振動，從近及遠傳播起來，這就是聲波。聲波會導致聲場內的空氣壓強發生變化，變化范圍是20μPa~20Pa。可見與大氣壓強10^5Pa相比，這個波動是很小的。
聲音作為一種機械波，它有幅值、頻率和初相位。人耳能聽見的頻率范圍是20~20000Hz，低于20Hz的聲音是次聲波，高于20000Hz的聲音是超聲波。多個不同幅值和不同頻率無規律的組合在一起的聲音，就是噪聲。這里不討論噪聲和音樂的區別，畢竟張學友的歌聲也不能為所有人都喜歡；噪聲的評價是客觀的，不管女神一句“你是個好人”是賞給誰的，在我們這里都是噪聲。
雖然聲音在不同介質中的傳播速度不同，但是人耳接收的都是從空氣傳播的聲音。區別在于，有的聲音是從聲源直接通過空氣傳播的，這是空氣聲；而有的聲音是聲源振動引起其它結構的振動再通過接收者附近的空氣傳播的，這是結構聲。《讓
子 彈飛》的開頭姜文聽車軌判斷火車的到來，我們用螺絲刀支到電機端蓋上耳朵靠近刀把，都是利用了結構聲。本篇主要討論空氣聲，測量噪聲時要避免結構聲的傳播。
噪聲的量度：聲壓級
我們都知道聲音的單位的分貝dB，這其實小有誤會。分貝是量度兩個相同單位之數量比例的計量單位，可用在很多場合，只是聲學使它更出名而已。
人耳能聽到的最小的聲音（聞閥）是20μPa，能承受的最大的聲音（痛閥）是20Pa：這中間差了一百萬倍，計量很不方便。
展開 褚教授邀您來上課 | 噪聲源識別與源路徑貢獻
噪聲源識別技術簡介
2. 聲強法噪聲源識別
3. 平面陣列Beamforming
4. 平面陣列聲全息
5. 球面陣列Beamforming
6. 源路徑貢獻分析
課程時間
2022年10月25日（周二）下午3:00-4:00
報名方式：點擊這里，即可報名
課程對象
對振動噪聲測量分析感興趣的所有用戶
您還可以通過如下方式聯系我們，了解更多產品與應用詳情：
郵箱：cn.info@bksv.com
網址：www.bksv.cn
電話：400-900-3165（周一至周五9:00-18:00）
點擊這里，咨詢B&K產品信息：https://www.bksv.com/zh/request-a-quote
展開 《噪聲與振動控制工程手冊》
ISBN：711110830
印次：1
字數：1890
版次：1
圖書簡介：
隨著物質文化生活水平的提高，人們追求安靜、舒適、文明、溫馨的環境，迫切要求解決噪聲與振動的影響控制問題。本手冊從噪聲與振動控制技術的基本理論著手，系統地闡述了隔聲、吸聲、消聲、隔振、阻尼抑振以及最新的有源噪聲振動控制技術與數字技術，匯集了大量的噪聲與振動控制標準規范、測試方法、聲源特性、控制設備、產品材料以及工程實例等，是一部具有科學性、綜合性、新穎性、實用性、權威性的大型工具書，也是作者們幾十年來在此領域工作實踐的成果匯編，體現了當前國內噪聲與振動控制技術水平，能滿足各類噪聲與振動控制設計計算
前言
第一篇 基礎知識
第一章 術語
第二章 單位. 級
第三章 常用符號和常數
第四章 聲波的物理性質
第五章 聲波在大氣中的傳播
第六章 管道中的聲波
第七章 房間內的聲波
第八章 聽覺心理和語言清晰度
第九章 聲學試驗室及設備
第十章 噪聲控制中的數字技術
第二篇 噪聲源
第一章 概述及簡單聲源
第二章 機械噪聲源
第三章 空氣動力性噪聲
第四章 交通運輸工具噪聲
第五章 社會活動噪聲源
第三篇 標準規劃篇
第一章 標準目錄
第二章 標準限值及適用范圍
第四篇 測量
第一章 噪聲和振動測量概述
第二章 噪聲測量儀器
第三章 振動測量儀器
第四章 噪聲測量方法
第五篇 隔聲
第一章 空氣聲隔聲
第六篇 吸聲
第一章 吸聲材料
第二章 多孔吸聲材料
第三章 共振吸聲結構
第四章 吸聲降噪
附錄
第七篇 消聲篇
第一章 消聲器的分類.
展開 噪聲與振動控制工程手冊
書名：噪聲與振動控制工程手冊
作者：馬大猷
出版社： 機械工業出版社
出版日期：
ISBN：711110830
原價：￥96.0
蔚藍價：￥ 81.6
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圖書簡介：隨著物質文化生活水平的提高，人們追求安靜、舒適、文明、溫馨的環境，迫切要求解決噪聲與振動的影響控制問題。本手冊從噪聲與振動控制技術的基本理論著手，系統地闡述了隔聲、吸聲、消聲、隔振、阻尼抑振以及最新的有源噪聲振動控制技術與數字技術，匯集了大量的噪聲與振動控制標準規范、測試方法、聲源特性、控制設備、產品材料以及工程實例等，是一部具有科學性、綜合性、新穎性、實用性、權威性的大型工具書，也是作者們幾十年來在此領域工作實踐的成果匯編，體現了當前國內噪聲與振動控制技術水平，能滿足各類噪聲與振動控制設計計算
前言
第一篇 基礎知識
第一章 術語
第二章 單位. 級
第三章 常用符號和常數
第四章 聲波的物理性質
第五章 聲波在大氣中的傳播
第六章 管道中的聲波
第七章 房間內的聲波
第八章 聽覺心理和語言清晰度
第九章 聲學試驗室及設備
第十章 噪聲控制中的數字技術
第二篇 噪聲源
第一章 概述及簡單聲源
第二章 機械噪聲源
第三章 空氣動力性噪聲
第四章 交通運輸工具噪聲
第五章 社會活動噪聲源
第三篇 標準規劃篇
第一章 標準目錄
第二章 標準限值及適用范圍
第四篇 測量
第一章 噪聲和振動測量概述
第二章 噪聲測量儀器
第三章 振動測量儀器
第四章 噪聲測量方法
第五篇 隔聲
第一章 空氣聲隔聲
第六篇 吸聲
第一章 吸聲材料
第二章 多孔吸聲材料
第三章 共振吸聲結構
第四章 吸聲降噪
附錄
第七篇 消聲篇
第一章 消聲器的分類.
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