声强测量研究

    0 引言

    根据噪声的声学特性，摩托车噪声主要取决于最大噪声源噪声大小，对摩托车进行噪声控制时，首先要进行噪声源识别，分清各个部件辐射噪声大小，噪声频率范围。其大小通常用声压、声功率和声强来表示。但声压是标量，难以通过它找出噪声的方向和位置；声功率的测量需要昂贵的消声室或混响室；而声强是矢量，它是沿声传播方向的单位面积通过的声功率，既代表了声场中某点声能量的大小、又代表了该点声能流动的方向，比声压更能反映声源的本质。

    本文对某型 150 摩托车噪声用声强法进行了测量，测定出了辐射噪声的分布情况。 及各部位声功率贡献，准确的进行声源定位。

    1 测试的原理

    单位时间内通过垂直于声传播方的面积 S 的平均能量就称为平均声能量流或称为声功率。 因为声能量是以声速 c0传播的,因此平均声能量流应等于声场中面积为 S，高度为 c0的柱体所包括的平均能量[1]，即

W=εc0S （1）

    平均声能流，单位为 W 瓦,1W=1N·M/S.

    通过垂直于声传播方向的单位面积上的平均声能量流就称为平均声能量流密度或称之为声强，即

    根据声强的定义，它可以用单位时间内、单位面积的声波向前进方向毗邻介质所做的功[2]来表示

    式中 Re 代表取实部。 声强的单位是 W/m²。

    式中 p 是声场中某点的声压

    vn是该点 n 向质点的瞬时振动速度，Rpvn(0)信号 p 和 vn的互相关函数 Rpvn(τ)在 τ=0 时的取值 Gpvn(f)信号 p 和 vn的单边互功率谱密度函数。

    采用双传声器，其间距为 d,同时采其声压信号为 P1、P2，若 d 很小，可以用 P1、P2 的平均值来代替其中的点声压，用其一阶有限差分来获得声压梯度：

   取傅里叶变换，并带入（3）式可得

    G12是 P1 和 P2 的单边互功率谱，Im 表示取虚部由以上可知, 测得 P1、P2 后求其互谱, 再经过频域代数运算即可得到声强及其频谱[3]。 由于声强是矢量,在求声功率时可以消除封闭曲面外其它噪声源和环境反射对测试结果的影响, 因此对测量环境要求较低,适合于做现场测量。

    Hideo Suzuki 等人开发出的一套有 4 个传声器的三维声强探头 ，四个传声器之间距离相等，构成正四面体，任意三个可以获得一个声强值，并换算到其重心的声强，这样实际测量一次，就可以获得重心的声强，还可以多次采集取其平均值[4]。 节省了大量采集时间。

    2 表面辐射噪声的采集

    本采集系统是用小野测器的 MI6420 型号的 3D 声强探头配以相应的放大电路和采集软件进行的，对某型 150 摩托车在负载 80KG，即满载荷的情况下，分别测出 5100 转/分、5400 转/分、7200 转/分稳态时对应的噪声分布。