振动噪音

1振动噪音基础知识及测试方法培训测试中心徐成胜二0一0年五月一十七日2内容简介1、振动基础知识2、噪音基础知识3、振动噪音测试方法4、振动噪音测试分析手段3研究振动噪音的目的和意义●振动噪音是洗衣机产品性能的一个重要方面，是能够赢得客户满意度显性的指标，国标对振动噪音有强制要求。GB19606-2004《家用和类似用途电器噪声限值》中规定洗衣机的洗涤声功率噪声限值为62分贝，脱水噪声为72分贝。●洗衣机的振动和噪音性能是结构设计和制造工艺优劣的集中体现。4振动基本知识●物体在某个平衡位置附近作往复性或周期性的机械运动，被称为机械振动●用来描述振动的物理量：加速度；速度；位移●理论分析中通常把实际物体系统简化为由质量，弹簧和阻尼器组成的单自由度或多自由度系统5线性振动●弹性恢复力是位移的一次齐次方程●阻尼力是速度一次齐次方程6简谐振动7固有频率和共振●上图中的ω即为简諧振系的固有频率●系统受外界激励，作强迫振动时，若外界激励的频率接近于系统频率时，强迫振动的振幅可能达到非常大的值，这种现象叫共振。一个系统有无数个固有频率，我们常研究低范围的系统频率。8减振隔振●旋转设备在起动过程中的振动，例如洗衣机在升速阶段的情况下，振体受到外界激扰力作用，产生受迫振动，当激扰力频率与固有频率的频率比C进入共振区（0.75＜C＜1.25），即产生共振现象，这时将引起机体的剧烈振动，但此时若能以较快速度通过共振区，就可以降低振幅增大的危险，另一方面较大的阻尼也能使共振振幅降低。●隔振分为主动隔振和被动隔振两类。当设备本身是振源时，为减小其对周围其他设备的影响而采取的隔振措施叫主动隔振。其目的是减小传到支承结构上的振动力。隔振对象是振源。当外界环境传给支承结构以振动时，为减小支承结构的振动传递到设备上而采取的隔振措施叫被动隔振。9声音基本知识●声音可定义为在空气、水和其他媒质中人耳能听到的任何压力变化。声音是由声源振动产生的。质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，如果在20至20000Hz之间，就称为声波。10噪音●从环境保护的角度看，凡是影响人们正常学习，工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要的声音”，都统称为噪声。如洗衣机运行的声音，马达声、鸣笛声，人的嘈杂声及各种突发的声响等，均称为噪声。11噪音物理度量●噪音的物理度量：分贝制、声功率级、声强级与声压级12●声压每增加10倍，声压级增加20dB13振动噪音测量和测试●控制振动噪音的第一步是测量振动噪声值，其目的是给被测对象和振动噪声一个物理度量，并将结果与有关允许标准进行比较，作出“可接受”或“不可接受”的结论。●如果属于后者就要利用隔声、吸声、减振或隔振的办法进行控制。这里就要用到很多新的测试方法，帮助设计人员改进现有结构，例如：频谱分析、阶次分析、包络分析、模态测试、特征分析和振动诊断等。14振动信号测量●振动信号测量：加速度、速度、位移现有的测试设备都是由加速度传感器获得加速度信号二次积分获得位移信号。15振动信号处理流程●传感器-前置放大器-滤波器-检波器-输出16噪音测量●GB/T4288—2008与GB/T4288—2003在测试方法上有些变动:GB/T4288—2003:4个采集测量点；GB/T4288—2008:6个采集测量点。17原标准测试状态●GB/T4288-2003中的四点包络面声功率测试法18新标准测试状态●GB/T4288-2008中的六点包络面声功率测试法19洗衣机摆放位置●在GB/T4288-2003中，规定将洗衣机放在稳固的台座上，并未规定台座的具体位置。从传声器布置的图看，测量距离采用1m，为了能够准确的测量目标物体的声压级，传声器离开尖劈顶的距离要大于所需要最低频率波长的1/4，但至少不能小于60cm，以测试最低频率为80Hz计算，则传声器离开尖劈顶的距离不能小于1m，这就是说洗衣机的任何一个面距离消音室内部墙面的距离至少在2m以上，才便于测量点的布置和准确地测量声压级。这就间接规定了洗衣机在消音室中的摆放位置。20洗衣机摆放位置●在大部分家庭，洗衣机在使用的过程中都是倚墙而放的，属于IEC60704-1所规定的“靠墙放置的落地式或台式器具”的范畴。所以IEC60704-2-4规定洗衣机在消音室中测量声功率时倚墙而放。IEC60704-2-4同样对反射墙的大小与反射系数也作了规定，大小的确定主要是由测试物体的大小来决定的，按照IEC60704-2-4标准的要求，如果噪音测量是在自由场环境中进行，反射墙至少不能小于测量面的大小。●反射墙的吸音系数应该小于0.06，在测量的时候要避免洗衣机与反射板的直接接触。正确的做法是先将洗衣机直接与反射板接触，然后向背对着反射墙的方向移动洗衣机，保证洗衣机的背面与反射墙之间的距离为（10±1）cm。21测量点数●IEC60704-1则规定，对于靠墙的落地式或台式器具，包括嵌入式器具，测量表面为矩形六面体，带有六个测点。由于洗衣机在家庭使用过程中通常情况下是倚墙而放，属于上述标准规定的范畴。所以IEC60704-2-4规定在测量洗衣机声功率的时候将洗衣机摆放到靠近一反射墙的位置，测量点数目设为6个，包络体为六面体。22弹性垫层（波轮与滚筒区别）●GB/T4288-2003规定洗衣机放在稳固的台座上，并在台面上铺以厚5~10mm的弹性垫层，并未说明弹性垫层的材质和密度。目前国内的市场上主要有两种类型的洗衣机，一种就是波轮机，另一种就是起源于欧洲的滚筒洗衣机。波轮机在脱水的时候，因不平衡产生的离心力方向基本上是平行于地面的，此时洗衣机下的弹性垫层在某种程度上能够减小洗衣机的跑动。●而滚筒机并非如此，滚筒机在脱水时，因负载的不平衡产生的离心力是分布于垂直地面的平面上，离心力方向时而正对于地面，时而平行于地面，时而又背对于地面。并且滚筒机的转速较高，不平衡产生的离心力更大，在这样一种情况下弹性垫层有可能会加剧洗衣机的振动，甚至有可能产生共振的危险。23测试流程的区别洗涤噪声●GB/T4288-2003中未对洗涤噪声如何测量做出明确、具体的规定。●IEC60704-2-4中则规定从第一次进水到第一次漂洗前脱水的开始称为洗涤，而洗涤噪声则为整个洗涤阶段的A计权时间平均值。●同时IEC60704-2-4规定，洗衣机在做噪声测试之前必须至少做五个磨合程序，磨合程序即为噪声测试程序，负载为额定负载。24测试流程的区别脱水噪音●GB/T4288-2003规定在测量脱水噪声时，将浸渍1分钟以上的额定脱水容量的洗涤物均匀投入脱水桶中，脱水运转3分钟后，读取噪声较大情况下指示的平均值.●IEC则规定脱水噪声为整个漂洗阶段和脱水阶段的A计权50秒时间平均值的最大值。所以最大值往往出现在洗衣机以最高转速脱水阶段，由于是采取的50秒的时间平均，这就要求洗衣机以自己所标称的最高转速进行脱水的时间不能少于50秒。25测试流程的区别在测量脱水噪声时，测试程序与洗涤噪声测试程序一致，运行一个完整的周期，负载布必须是干的，对于一台洗衣机测量三次，结果为该三次测量值的对数平均值。但是如果三次测量值中任意两个值得差值大于3dB的话，就必须以同样的测量方法再测量三次，结果则为六次测量值得对数平均。26算法的区别声压级的平均方式第二个区别就是声压级的平均方式，GB/T4288-2003中声压级平均使用的是算术平均，而IEC则使用对数平均。这两者到底存在多大的区别呢，我们可以看下表。从表中可以看出:两个数字之间的差距越大,则两个数字之间的对数平均值与算术平均值之间的差值就越大.对数平均更多地依赖所测数值中大值，这个比较符合声学的特点。27噪音信号测量●噪音信号测量：由传感器获得的时域信号为声压信号28噪音信号测量●噪音信号测量：声压时域信号经FFT变化，由时域信号转为频域信号，再将其划分频带。通常取1/3倍频程29噪音信号测量●噪音信号测量：噪音声压频域信号，在进行计权处理，洗衣机等家电类产品在噪音测试时都应依据IEC标准要求进行A计权处理。30●噪音信号测量：标准要求的取值均为声功率值，上图就是声压和声功率的举例类比。31噪音信号测量●以分贝表示的声压级是定量描述声波的一个有用参数。但是，若要描述洗衣机的噪声散射特征，声压级却不是一个令人满意的量，因为它既取决于噪声源与接受点之间距离，也取决于进行测量的环境。而洗衣机所发出的声功率级，却与测量环境无关。●所以只用声压级描述洗衣机的噪音特性很难保证测试结果的再现性。现行的标准都是用声功率级来表示噪音的大小。32新标准声压级与声功率级之间的换算●IEC60704中声压级推导声功率级的公式如下：--六个测试点噪音的对数平均声压级值010lgwPSLLSPL60.11110lg(10)6LpiPiL引入新标准的测试方法，可能会使测试结果增加1dB33谢谢大家！