在壓縮機(jī)噪聲的聲學(xué)測(cè)量工作中過去主要考慮對(duì)人耳聽力的影響,大多數(shù)情況下采用的評(píng)價(jià)量為A聲級(jí)( A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)),然而到了20世紀(jì)80年代中后期,隨著人們對(duì)于各種條件下聲環(huán)境舒適性要求的提高,A聲級(jí)這一個(gè)量已經(jīng)不能解決問題,聲品質(zhì)的概念應(yīng)運(yùn)而生,有關(guān)聲品質(zhì)的研究工作也逐步開展起來。
聲品質(zhì)的含義是指在特定的技術(shù)目標(biāo)(或任務(wù))下的聲音的適宜性。這是德國(guó)的Blauer和Bodden給出的定義。聲品質(zhì)的好壞是由人評(píng)定的,人是對(duì)聲音實(shí)現(xiàn)感知( reception)的主體。因此,聲品質(zhì)評(píng)價(jià)必然要依靠人(主體)的主觀聽力評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。國(guó)際雜志上近年來發(fā)表的文獻(xiàn)表明,為轎車、尤其是高檔轎車車內(nèi)聲環(huán)境舒適性提高而開展的測(cè)量與分析工作處于聲品質(zhì)研究領(lǐng)域前沿。Blauer和Fastl的研究成果表明,人對(duì)同一個(gè)聲音的感覺受各人在生理學(xué)、心理學(xué)和心理聲學(xué)等方面不同因素的影響。此外,要得出針對(duì)所有不同類型聲音的聲品質(zhì)的儀器化測(cè)量方法是不可能的,而將某一類型聲音的聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果用儀器的測(cè)量分析結(jié)果來量化則是比較現(xiàn)實(shí)的。
在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)所采集到的壓縮機(jī)改進(jìn)前后穩(wěn)態(tài)噪聲樣本進(jìn)行了主管評(píng)價(jià),得到了改進(jìn)前后的響度和感覺噪度的變化曲線。
1壓縮機(jī)改進(jìn)前后的噪聲測(cè)試壓縮機(jī)屬于空氣動(dòng)力性設(shè)備,噪聲主要以空氣動(dòng)力性噪聲為主。通過噪聲源識(shí)別與分析,發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)的噪聲主要是排氣氣流產(chǎn)生的氣流噴注噪聲和周期性排氣脈動(dòng)噪聲。針對(duì)該噪聲的產(chǎn)生機(jī)理,設(shè)計(jì)了小孔消聲器安裝在壓縮機(jī)氣缸的排氣口處,壓縮機(jī)的噪聲有較大的改善,平均降幅達(dá)5 dB左右。
為了分析計(jì)算壓縮機(jī)在改進(jìn)前后聲品質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)的變化,采用1 /3倍頻程各頻帶的聲壓級(jí)進(jìn)行計(jì)算。
壓縮機(jī)噪聲對(duì)人造成最大的影響是在高轉(zhuǎn)速下發(fā)生的,并且在安裝小孔消聲器后,高轉(zhuǎn)速下的聲壓級(jí)降幅相對(duì)低轉(zhuǎn)速下的聲壓級(jí)降幅要小,為說明改進(jìn)后的效果更有代表性,筆者針對(duì)高轉(zhuǎn)速下3 000 r/m in進(jìn)行聲品質(zhì)分析,改進(jìn)前后3 000 r/m in左側(cè)和后端面1 /3倍頻程頻譜圖如所示。
從改進(jìn)前后的1 /3倍頻程頻譜圖可以看出,改進(jìn)前后壓縮機(jī)的主要噪聲頻帶集中在0. 8 8 kH z.由于客觀因素的制約,筆者對(duì)聲品質(zhì)分析主要包括響度和總感覺噪度。
2壓縮機(jī)響度的改善響度級(jí)不能反映出一個(gè)聲音比另一個(gè)聲音響多少倍的那種感覺,為了更明確地表征人耳對(duì)于聲音強(qiáng)弱的響應(yīng),通常用響度來表示,規(guī)定響度級(jí)為40 phon時(shí)的響度為1 sone,它表示了聲音的響亮程度,用N表示。響度和響度級(jí)的關(guān)系如下式:N = 2 0. 1 (L N - 40),( 1)或者是L N = 40 + 10 log 2 N.
。 2)響度不能直接測(cè)量,也和聲壓級(jí)不存在簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系,如果噪聲頻譜非常復(fù)雜,或者噪聲隨時(shí)間變化,就不能用上述關(guān)系從聲壓級(jí)直接轉(zhuǎn)換得到響度。
根據(jù)大量的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)提出一種計(jì)算方法,被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納并改進(jìn),可以用于擴(kuò)散場(chǎng)中不包含顯著純音成分的穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲計(jì)算響度?梢缘玫接(jì)算響度的經(jīng)驗(yàn)公式。首先測(cè)出噪聲各倍頻程聲壓級(jí),然后由的等響指數(shù)線查出響度指數(shù)。
再按式( 3)計(jì)算總響度。N T = N m ax + F (N i - N max),( 3)式中: N T為噪聲的總響度, sone; N i為某頻率和聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)的響度指數(shù), sone; N max為N i中最大的響度指數(shù),sone; F為計(jì)權(quán)因子, 1倍頻程、1 /2倍頻程和1 /3倍頻程分別取0. 3、0. 2、0. 15.
通過計(jì)算,左側(cè)和后端改進(jìn)前后響度變化。把改進(jìn)前后等響指數(shù)值代入式( 3),得到如下結(jié)果。改進(jìn)前響度:左側(cè)N L 1 = 25. 45 sone,后端面N B 1 = 27. 05 sone.改進(jìn)后響度:左側(cè)N L 2 = 15. 2 sone,后端面N B 2 = 14. 75 sone.
由于響度代表人耳對(duì)噪聲的主觀感受,可以用噪聲改進(jìn)前后響度下降百分率來衡量噪聲改進(jìn)的效果。改善后響度下降率如下:左側(cè)L = 40. 28% ,后端面B = 45. 47%.改進(jìn)前后響度的變化曲線如所示。
3改進(jìn)后總感覺噪度變化感覺噪度不能直接測(cè)量。計(jì)算總感覺噪度時(shí),同樣應(yīng)先測(cè)試噪聲的各倍頻程聲壓級(jí),再?gòu)牡雀杏X噪度曲線圖出各倍頻帶感覺噪度值,然后按照式(5)計(jì)算噪聲的總感覺噪度P N = P N max( 1 - F) + F m j= 1 P N j,( 5)式中P N max為查得的最大感覺噪度。筆者通過計(jì)算壓縮機(jī)3 000 r/m in時(shí)的感覺噪度變化,來反映改進(jìn)的效果。、4為查得各頻帶聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)的感覺噪度值。改進(jìn)后的總感覺噪度有大幅度的降低,其中左側(cè)下降了46. 5%,后端面下降了50. 9%,效果顯著。
4結(jié)論汽車空調(diào)壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲的改善,最終主要是為了滿足汽車乘坐的舒適性。進(jìn)行壓縮機(jī)聲品質(zhì)的評(píng)價(jià)也是筆者研究的重點(diǎn)。通過對(duì)壓縮機(jī)改進(jìn)前后響度的變化分析,得出改進(jìn)后的響度下降了40%以上;通過對(duì)壓縮機(jī)改進(jìn)前后總感覺噪度的變化分析,得出改進(jìn)后的總感覺噪度下降45%以上,說明安裝了小孔消聲器后對(duì)壓縮機(jī)的聲品質(zhì)有了很大的改善。
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