机器的结构噪声源的特性

　　1 引言

　　建筑物中的机器或设备,当它们开动时,一方面向周围空间辐射空气噪声,另一方面向与它相连接的结构发射结构噪声。

　　空气噪声的辐射大小,通常用它的声功率级(或声强级和声压级)来表示。这是因为机器与周围的空气是弱耦合,其声功率级基本上与所包围的空气特性无关。但是,对于结构噪声的发射情况就大不一样。由于机器与支撑结构的强耦合,使得支撑结构的导纳,对结构噪声的发射影响极大。除此之外,结构噪声还具有多自由度的特点,即不仅有平动的振动,还有转动的振动,显得十分复杂。Mondot和Petersson提出了一个“源描述符”(Descriptor)[1]的物理量,用于描述机器的结构噪声源。该物理量具有功率的量纲,且只与源内部的特性有关,即由机器安装点的自由源速度和源导纳来决定。从源向基础发射的结构噪声功率流,由源描述符与所谓“耦合函数”的乘积来获得。

　　本研究以排气风扇作为结构噪声源进行多点和多自由度的源描述符的测量和计算,并对其特性进行了比较和评价。

　　2 测量原理和装置

　　根据Mondot和Petersson的理论,我们知道,Z方向的力源描述符Sfs表示为:

　　X和Y方向的力矩源描述符Smx和Smy分别表示为

式中vz--Z方向的平动速度;

　　Yfz--Z方向的力源导纳;

　　ωx和ωy--X和Y方向的转动角速度;

　　Ymx和Ymy--X和Y方向力矩源导纳。

　　Smx和Smy--X和Y方向的力矩源描述符。

　　因此,为获得各自由度源描述符,必须测量各自由度的自由源速度和源导纳。研究中对机器的4个安装点(一般可视为点源)垂直方向(Z轴方向)的平动自由度和两个水平方向(X轴和Y轴方向)的转动自由度的自由源速度和源导纳分别进行了测量,并由式(1)和式(2)计算出其平动和转动的源描述符。

　　自由源速度是当机器处于完全自由状态下,让机器开动而测量其安装点的速度[2]。源导纳的测量是在机器弹性悬挂的条件下进行的,对机器的安装点施加力或力矩激励。式(1)和式(2)中的力和力矩导纳分别定义为:

式中v和ω--速度和角速度;

　　F和M--力和力矩;

　　机器的安装点在竖直方向的力导纳Yfz的测量,由一力激振器进行激励,并利用一个力传感器和一对加速度计分别测量激振器所施加的力和结构的响应,式(3)可近似表示为

式中a1和a2--加速度计A1和A2获得的信号;

　　f--力传感器F所获得的信号。

　　(a1-a2)/f可以作为一个传递函数由一台双通道FFT分析仪进行测量。力导纳的测量装置由图1所示。