電動零部件異響分析參數(shù)解決方案
在車輛或其他類型機械結(jié)構(gòu)中,,經(jīng)常使用電機驅(qū)動各種結(jié)構(gòu)和部件,,比如電動座椅調(diào)節(jié)電機,、車窗玻璃升降電機等,。在電動部件工作的開始,、運行和停止階段,,都容易產(chǎn)生讓人煩躁的噪聲。在下圖顯示的數(shù)據(jù)中,,在開始和停止的瞬間,,存在沖擊聲音;在運行階段,,聲音聽起來不夠平穩(wěn),,給人帶來不好的印象。工程上,,人們通常將這些擾人的噪聲稱為異響,。
為了更好地對比、分析,、改進異響問題,,我們需要借助某些參數(shù)來對異響數(shù)據(jù)進行量化。本文將舉例介紹一些針對此類問題的分析參數(shù),,這些參數(shù)成功地應(yīng)用于車輛電動零部件行業(yè),,同樣也適用于其他行業(yè)各種電動機械結(jié)構(gòu)的異響分析。
一,、常規(guī)參數(shù):
電動零部件異響問題首先應(yīng)考慮常見的聲學參數(shù),,比如聲壓級,、響度、尖銳度,、抖動度,、粗糙度、突出比,、音調(diào)度,、特征頻帶、1/3倍頻程等相關(guān)參數(shù),,下面將詳細介紹這些參數(shù)的特點,。
二、聲壓級(SPL):
聲音在空氣中傳播時,,空氣壓力會產(chǎn)生變化,。傳聲器是專門測試聲音的傳感器,它將空氣壓力變化轉(zhuǎn)化為電信號,,實現(xiàn)聲壓的采集,。聲壓是最常見的聲學參數(shù)之一,很多其他的聲學參數(shù)都是由聲壓數(shù)據(jù)計算而得,。聲壓級是評價聲音大小的參數(shù),,包括A計權(quán)聲壓級(A-weighted SPL)等,能夠反映不同頻段的聲音大小,。測試設(shè)備是手持式聲級計,,或者使用多通道的PULSE系統(tǒng),在Labshop或BK Connect軟件中測試得到聲壓級,。
三,、響度(Loudness)、尖銳度(Sharpness):
使用A計權(quán)聲壓級在評價聲音大小時,,聲壓級數(shù)值大小與人對聲音大小的主觀感受仍然存在著一定的偏差,,因此在聲壓級SPL基礎(chǔ)上,BK Connect提供了另一參數(shù):響度(單位sone)和響度級(單位phon),。它們比A計權(quán)聲壓級更接近人耳對聲音大小的主觀感受,,所以在評價聲音大小的主觀感受時,響度成為了主要參數(shù),。對于穩(wěn)態(tài)信號,,通常使用穩(wěn)態(tài)響度。而對于非穩(wěn)態(tài)信號,,則采用時變響度,,計算出瞬態(tài)響度,包括最大值,、最小值,、平均值等,,如右圖中的Nmax、Nmin,、Nmean。
BK Connect提供了兩種響度計算模型:Zwicker模型和Moore-Glasberg模型,。Zwicker模型使用一個傳聲器,,假設(shè)這個傳聲器位于人頭中心位置,所以測試時不考慮人頭對聲場的影響,。Moore-Glasberg模型使用耳膜位置的聲壓級計算響度,,所以Moore-Glasberg模型不需要像Zwicker模型那樣假設(shè)聲場環(huán)境。Moore-Glasberg模型又可細分為FFT方法和CPB方法,。FFT方法比CPB方法的結(jié)果更準確,,尤其是當聲音具有明顯的純音成分的時候,F(xiàn)FT方法更適合一些,。而CPB方法的優(yōu)點是方便與其他基于CPB方法的響度計算模型進行對比,,它的計算效率比FFT方法更高。
另外,,由于人耳對高頻噪聲非常敏感,,即使高頻噪聲的聲壓級和響度不是很大,仍然會很容易被人耳感知,,影響主觀感受,,因此在評價高頻噪聲時,常推薦使用尖銳度(單位acum),。尖銳度是在響度結(jié)果中加入了針對高頻的計權(quán)(下圖中的紅色計權(quán)曲線)與響度計算類似,,尖銳度也適用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)信號,比如上圖中的Smax,、Smin,、Smean等。
四,、抖動度(Fluctuation Strength),、粗糙度(Roughness):
除了聲音大小的主觀感受之外,電動零部件在運行時,,聲音經(jīng)常有明顯的低頻波動,,此時通常需要計算抖動度(單位vacil)和粗糙度(單位asper)。左下圖顯示了抖動度的含義,,將載波為1000Hz,、60dB并且調(diào)制頻率為4Hz、100%調(diào)幅的噪聲設(shè)置為參考聲音,,當被測聲音與參考聲音具有相同的抖動感覺時,,定義為1vacil,。抖動度主要反映聲音的極低頻調(diào)幅特征,主觀感覺為聲音有明顯波動,、不穩(wěn)定,。右下圖顯示了粗糙度的含義,與抖動度類似,,只是將調(diào)制頻率改為70Hz,、100%調(diào)幅做為參考聲音。粗糙度反映聲音在較低頻調(diào)幅特征,,主觀感受為聲音不平順,。