电机噪音测试方法-GB3806-81
中华人民共和国国家标准
电机噪声测定方法
GB 3806-81
本标准适用于台旋转电机在稳态运行时的噪声测定。
按本标准所规定的方法测定电机噪声,其精度在3分贝以内。
1. 测定项目
(1)电机噪声的A计权声功率级。
(2)电机噪声的1/1倍频程或1/3倍频程频谱分析。
(3)电机噪声的方向性指数。
2. 测量仪器
2.1 仪器要求
测量仪器应采用精密声级计或精度更高的组合声学仪器;同时还应备有1/1倍频程或1/3倍滤叔器。
仪器符合国家计量局有关标准的规定。
2.2 仪器的检定
测量应定期按有关标准的规定进行检定。
2.3 仪器校准
测量仪器在测量前后必须用精度为0.5分贝或更高的声级校准器进行校准。
3. 电机的安装要求
3.1 弹性安装
对轴中心高H为400毫米及以卧式电机或电机高度的一半为400毫米及以下的立式电机,应采用弹性安装,其弹性支撑系统的压缩量&应符合公式(1)的要求:
式中:&--电机安装后弹性系统的实际变形量,毫米;
n--电机的转速,rpm;
K--材料线性系数,对乳胶海绵K=0.4;
Z--弹性系统被压缩前的自由高度毫米。
为保证弹性垫受压均匀,被试电机应先置于有足够刚性的过渡板(如硬塑板、层压板)上,然后再置于弹性垫上,电机底脚平面与水平平面的轴向倾斜角应不大于5°。
当刚性板会产生附加噪声时,允许将电机直接置于弹性垫上。
3.2 刚性安装
对轴中心高H超过400毫米的卧式电机或电机高度的一半超过400毫米的立式电机,应采用刚性安
装。此时,平台、基础和地基三者应刚性联结。
安装平台和基础应不产生附加噪声或与电机共振。
国家标准总局发布1982年7月1日实施
中华人民共和国第一机械工业部提出
一机部上海电器科学研究所
一机部广州电器科学研究所
哈尔滨大电机研究所起草
3.3 其他要求
测量应在有一反射的硬实地面上进行。在任何情况下,电机的底脚平面高于地平面应不超过80毫米;
弹性垫的面积应不大于基准箱投影面面积的1.2倍。
4. 电机在测定时的状态
电机应在空载电动机状态下进行测定,此时转速(对交流电机,频率应为额定值)和电压(对具有激特性的电机除外)应保持额定值。当用静止整流电源供电时,电源应符合有关标准的规定。
对多速电机或调速电机,应在噪声为最大的额定转速下进行测定。
对转向可逆的电机,应在噪声较大的转向下进行测定。
5. 背影噪声的修正
当测点各频带或计权声级的背景噪声低于被试电机在该点测得的噪声值在10分贝以上时,测量值不作修正;在4～10分贝时,应按表1修正;在4分贝以下时,则测量无效。
dB 表1
注:K1--为在该测量点测量值应减去的值。
6. 半自由场和半混响场(声场分类见附录1)中电机噪声测点的配置。
6.1 半球面法的测点配置
本方法适用轴中心高H为225毫米及以下的卧式电机,或电机高度的一半为225毫米及以下的立式电机,电机长度1为H的3.5倍及以下的电机,测点一般为5点,其中第1至4测点的高度为250毫米,测点的配
置按图1的规定;测量半径r按下列情况决定。
(1)对轴中心高H为80毫米及以下的卧式电机,或电机高度的一半为80毫米及以下的立式电机,测量
半径r为0.4米(图1中R=0.31米)。第5测点一般可以取消。
(2)对轴中心高H大于80毫米,但不超过225毫米的卧式电机;或电机高度的一半大于80毫米,但不超
过225毫米的立式电机,测量半径r为1米(图1中R=0.97米)。
图1 半球面法电机噪声测点配置图
6.2 半椭球面法的测点配置
本方法适用于中心高H大于80毫米,但不超过225毫米的卧式电机,电机长度l大于H的3.5倍的电机,测点一般为5点,其中第1至4测点的高度为250毫米,测点与电机外壳的距离为1米,测点的配置按图2
的规定。
图2 半椭球面法电机噪声测点配置图
6.3 等效方包络面法的测点配置
本方法适用于轴中心高H大于225毫米的卧式电机,或电机高度的一半大于225毫米的立式电机。测点的配置按图3和图4的规定,水平面测点高度为轴中心高(但应不低于250毫米),与电机外壳的距离为1米。对外形尺寸较大的电机,沿图4虚线上相邻测点的距离应不大于1米。
图3 等效方包络面法电机噪声测点配置图
图4 外形尺寸较大电机的噪声测点配置图
6.4 电机外形尺寸的确定
对外形比较复杂的电机,其外形尺寸应用基准箱法来确定(见附录2),各测点与电机的距离以测点对基
准箱外形的距离为准。
6.5 增加测点的原则
相邻两测点A计权声压级差值为5分贝及以上时,应在该两测点间的测量面上增加测点。
6.6 测点与反射面的距离
任何测点与反射面的距离应不小于1米。
6.7 传声器方向的调整
当传声器地气流方向而影响测量精度时,应将传声器移至与气流方向成45°的位置上配置测点。
7. 半自由场和半混响应场中电要噪声的的测试结果计算
7.1 平均声压级的计算
电机噪声的A计权平均声压级Lp应按公式(2)计算。但在所有测点中,任何相邻测点的声压级之差小于5分贝时,平均声压级Lp可用算术平均值计算(如有异议则以公式(2)的计算结果为准)。
式中:Lp--A计权平均声压级,dB;
Lpi--第i点A计权声压级,dB;
K1i--第i点的背景噪声修正值(按表1);
N--测点数;
K2--温度、气压修正值(dB),按公式(3)计算;
式中:t--温度,℃;
Pα--气压,^bar;
当t=20℃,Pα=980^bar时,K2=0,一般情况上K2可认为等于0。
K3--环境反射修正值(消声室K3=0;半混响场中K3按附录、4或5计算)。
7.2 频带平均声压级及其A计权声压级计算
当背景噪声修正或环境反射2修正需按频带进行时,应先按(2)&127;式计算各种修正后的1/1倍频程
或
1/3倍频程频带平均声压级Lpf,然后按(4)式计算A计权平均声压级。
式中:Lp--总的A计权平均声压级,dB(A);
Lpf--第f个频带平均声压级,dB;
KAf--频带声压级A计权修正值(按表2);
M--频带数
注:计算频带平均声压pf ,按(2)式进行,但公式中的Lp、Lpi应分别用Lpf和Lpfi来代换。
表2
*为1/1倍频程频带中心频率。
7.3 环境反射修正值计算
当电机噪声测定不在自由场或混响应场进行时,对测试结果应作环境反射修正。环境反射修正值K3
应根据现场情况按附录3、4或5计算。
7.4 声功率级的计算
电机噪声的A计声功率级应按公式(5)计算:
式中:LW--A计权声功率级,dB(A);
Lp--按(2)式或(4)式计算的A计权平均声压级,dB(A);
S0--基准面积,为1m2;
S--测量面面积(m2),按6.1、6.2和6.3款要求,按公式(6)、(7)和(8)计算。
半球面测量面面积为:
式中:r--测量半径(m),按6.1款规定,r分别为0.4米和1米,所以10lgS/S0分别为0和8分贝。
半椭球测量面面积为:
式中:a=1-2l1+d(m);
b=1-2l2+d(m);
c=l3+d(m);
l1、l2、l3分别为基准箱的长、宽、高:d为测量距离(m)等效方包络面面积为: 注:计算频带声功率级Lmf时,按公式(5)进行,但公式中的Lw应改换为Lwf,Lp应改换为Lpf。
8. 混响室中电机噪声测点的配置
8.1 混响室的选用和声源要求
在混向室测定电机的噪声时,混响室应符合有关标准的规定,其容积大于200m3电机体积应小于混响
室容积的1%。
8.2 测点的配置
被试电机应置于混响室内的一处或移动数处,电机表面离墙壁的距离应不少于1.5m。测点与墙面和天花板的距离应不小于1m,与声源的距离应不小于0.08V/T(V为以立方米计算的混响室的容积,T为以秒计算的混响时间)测点数应不少于3点,其相互间的距离应不小于λ/2(λ为测量范围内最低有效频率的波长)。
对于噪声谱有突出纯音成分或窄频带成分的电机,不采用混响应室法作测定。
9. 混响室中噪声的测试结果计算
在混响室内测定时,电机的声功率级可用直接法或比较法计算。
9.1直接法
用直接法时,频带声功率级按公式(9)计算:
式中: Lwf--频带声功率级dB(A);
Lpf--频带平均声压级(dB)按(2)式计算,但不包括K3;
T--混响室的混响时间(s),T0=1(s);
V--混响室的容积(m3),V0=1m3;
λ--与T相应的中心频率波长(m);
S--混响室的全部表面积(m2);
Pα--大气压力(^bar);
KAf--频带声压级A计权修正值(按表2)。
A计权声功率级按公式(10)计算:
式中:Lw--A计权声功率级,dB(A);
Lwf--第f个频带A计权声功率级,dB(A);
M--频带数。
9.2 比较法
用比较法时,A计权频带声功率级按公式(11)计算:
式中:Lwf--A计权频带声功率级,dB(A);
Lwrf--标准声源A计权频带声功率级标准值,dB(A);
Lprf--标准声源在混响室中测得的平均A计权频带声压级,dB(A);
Lpf--在混响室中测得的电机半岛地权频带声压级,dB(A)。
由(11)式算出A计权频带声功率级Lwf后,应按(10)式计算A计权声功率级。当被试电机无突出频率
成分时,可直接按(11)式计算A计权声功率级。
10. 电机噪声方向性指数的确定
在半自由声中,当电机测量面上某方向的声压级为Lp,该测量面上的平均声压级为Lp,则电机噪声的方
向性指数G为:
在全自由场中,电机噪声的方向性指数G为:
11. 试验报告
试验报告应包括以下内容:
试验报告中应有被试电机型号、额定功率、额定转速、安装测试条件、环境条件说明、轴承类型、电机外形尺寸、电机制造厂名、产品编号、测点配置图、测量仪器型号、测量者、测量时间和地点等内容
记录。
通过测试数据处理,给出A计权声压级(测试距离)和A&127;计权声功率级以及有关的频谱分析图。在
有要求时还应提供电机噪声的方向性指数。
附录1声场分类
本标准中的声场类别,按下表确定。表中衰减值为点声源倍增距离声压级衰减值。
*自由场包括全自由场和半自由场,半自由场为一个反射面上的自由场。
附录2基准箱定义
基准箱是为了在电机噪声测试中,确定电机外形尺寸的一种方法。它是环绕电机周围的最小直角六面体(包括反射平面的一面)。对于形状不规则的电机,如果突出部分为不可忽视的发声部分,则电机的外形尺寸应按该部分的外形尺寸确定(如图1)。如突出部分为可忽略的发声部分,则在确定电机外形尺寸时,部分不予
考虑(如图2)。
图1、图2中,由虚线部分的尺寸所决定的箱体称为基准箱。噪声的测试距离应按对基准箱的距离计
算。
图2 基准箱外形尺寸的确定
附录3标准声源修正法
在用标准声源对环境进行修正的几种方法(替代法、顶置法、并列法、旁置法)中,本推荐用替代法。按
第7条进行测试时,环境反射修正值K3按下式计算:
K3=Lwr-Lwr0
式中:Lwr--标准声源在电机测试环境中浊得的A计权声功率级或频带平均声压级,dB(A);
Lwro--标准声源在消声室标定的A计权声功率级或频带平均声压级,dB(A)。
一般情况下,K3应按频带平均声压级修正,然后再按7.2款中公式(4)计算A计权平均声压级。
附录4混响时间法
在半混响场中,测得场所混时间后,环境反射修正值K3应按下式计算:
式中: S--测量面面积(m2);
A--场所的吸声量(m2),且A=0.16V/T。
式中: V--场所体积(m3);
T--所测得的场所混响时间(s)。
由于混响时间T与频率有关,做K3是频带修正值。
当场所体积无法直接测量时,可用标准声源法的已知修正值,再按上式反算场所的体积。
附录5多表面法
当测试场所足够大时,采用增加测量面的多表面法进行环境的反射修正。对于按第6条所规定的测量面S1上(如图3)的修正值K3,应按下列程序计算:
1. 先求得各测试面间的平均声级差
S2面与S1面的平均声级差。
S3面与S1面的平均声级差
式中:
Lp1、Lp2、Lp3分别为主测试面S1和辅助测试面S2和S3上的相应平均声级。
2.按(3)式、(4)式求得两个修正系数
式中S1、S2、S3分别为各测试面面积(m2);
3.确定测试面S1上的环境反射修正值K3
取K(2)、K(3)两者绝对值中的最小值为S1面上的环境反射修正值K3.
在选择辅助测试面时,应保证△L(2)、△L(3)都大于2dB,且任何测试面上的测点离反射面的最小距离
不小于1m。
图3 采用多表面法求取K3的示意图
电机噪音分析 电机 1引言 噪声是由物体的振动产生的，再通过空气或其它弹性介质才能传播到人的耳朵。它由很多杂乱无章的单调声音混合而成。其中20Hz～20000Hz是人们耳朵可以听到的频率。低于20Hz的波叫次声波，高于20000Hz的波叫超声波。 噪声直接影响人们的身体健康，太强或长时间噪声，会使人十分痛苦、难受，甚至使人耳聋或死亡。噪声是现代社会污染环境的三大公害之一。为了保障人民的身体健康，国际标准化组织（ISO）规定了人们容许噪声的标准，如表1。 表1 每天最长工作时间（h）8 4 2 - 噪声dB(A) 85 93 96 115(最大） 电机是产生噪声的声源之一，电机又在家庭、商业、办公室以及工农医等行业广泛而大量地应用着，与人民的生活密切相关。随着社会的进步，人们对污染环境的噪声提出了越来越高的要求与限制，尤其对与人们密切接触的家用电器更是如此。这方面，先进国家尤其重视。我国政府历来重视人民的健康，对限制噪声不遗余力。表2是我国产品标准规定的部分家用电器的噪声限值。 表2我国部分家用电器的噪声限值dB(A） 电冰箱（250升以下）洗衣机吸油烟机电磁灶吸尘器洗衣机镇流器空调器（2500W、分体式） 52 75 75 50 84 72 35 45 因此，尽量降低电机的噪声，生产低噪声的电机，给人们创造一个舒适、安静的环境是每个设计者与生产者的职责。 2电机噪声的分类 根据电机噪声产生的不同方式,大致可把其噪声分为三大类: ①电磁噪声；②机械噪声；③空气动力噪声。 3电磁噪声 电磁噪声主要是由气隙磁场作用于定子铁芯的径向分量所产生的。它通过磁轭向外传播，使定子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分量，它与电磁转矩相反，使铁芯齿局部变形振动。当径向电磁力波与定子的固有频率接近时，就会引起共振，使振动与噪声大大增强，甚至危及电机的安全。 根据麦克斯韦定律，气隙磁场中单位面积的径向电磁力按下式计算： 式中：B——气隙磁密 θ——机械角位移 μ0——真空磁导率 由于定、转子绕组中存在着主波磁势与各次谐波磁势，它们相互作用可以产生一系列的力波。 3.1主波磁场产生的力波 主波磁场B1所产生的径向力波为：Pr1=P0+P1，式中，是径向力的不变部分，它均匀作用于圆周上，使定子铁芯受到压缩应力。不变部分不会产生振动与噪声。P1=P0cos(2pθ-2ω1t-2θ0)，其中p主波的极对数，ω1—主波的角速度，θ0—初相角。P1是径向力波的交变部分，这个力波的角频率是2ω1，即2倍的电源频率，它使定、转子产生2倍电源频率的振动与噪声。它的强度与气隙磁密的平方成正比。这在两极的大容量电机中，容易产生较大的影响，而在一般情况下，由于它的频率较低，其影响不显著。 3.2谐波磁场产生的力波 谐波磁场产生的力波所引起的振动与噪声，一方面与该力波的幅值大小有关，也与力波的次数有
噪声测试及频谱分析 实验步骤及内容 1）启动服务器，运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“ DRVI采集仪主卡检测（USB）”进行服务器和数据采集仪之间的注册。 联机注册成功后，从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服 务器”，开始监听8500端口。 2）打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对 话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端和服 务器之间的认证。 3）因为该实验的目的是了解噪声信号的测量方法，并且要实现服务器端的数据共享功能，需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端，首先需要将 数据采集进来，DRVI中提供了一个8通道的USB数据采集芯片，用于完成对外部信号的数 据采集，实际使用中，可以插入一片“ USB数据采集卡”芯片空来完成；数据采集仪的 启动采用一片“0/1按钮”芯片来控制；要完成噪声值的计 算，首先必须计算出信号的功率谱，所以需选择一片“频谱计算”芯片」，然后 再插入一片“倍频程”芯片匚』，采用FFT算法来计算并显示声音信号的倍频程谱，并将 计算出的声音信号的分贝值存储于输出数组的第1位，再使用一片 “VBScript脚本”芯片妙，在其中添加脚本文件将“倍频程”芯片输出数组中的第1位 数据（即噪声值）取出，并通过“数码LED”芯片口显示出来；另外选择一片“波形/频谱 显示”芯片用于显示声音信号的时域波形；再加上一些 文字显示芯片；殂和装饰芯片二L ,就可以搭建出一个“噪声测量”服务器端的实验，所 需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图 1.2 所示，根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片，然后修改其属 性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程。 1※说明：红线和虚线表示单变量数据线，蓝线和实线表示数组型数 据线，箭头代表数据或信号在软件总线中的流动方向。 图1.2噪声测量实验参考设计原理图
噪声系数测量的三种方法 本文介绍了测量噪声系数的三种方法：增益法、Y系数法和噪声系数测试仪法。这三种方法的比较以表格的形式给出。 前言 在无线通信系统中，噪声系数(NF)或者相对应的噪声因数(F)定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。本篇应用笔记详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。 噪声指数和噪声系数 噪声系数有时也指噪声因数(F)。两者简单的关系为： NF = 10 * log10 (F) 定义 噪声系数(噪声因数)包含了射频系统噪声性能的重要信息，标准的定义为： 从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数（噪声因数）公式。 下表为典型的射频系统噪声系数： *HG=高增益模式，LG=低增益模式
噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。从上表可看出，一些应用具有高增益和低噪声系数(低噪声放大器(LNA)在高增益模式下)，一些则具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA在低增益模式下)，一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统)。因此测量方法必须仔细选择。本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法：增益法和Y系数法。 使用噪声系数测试仪 噪声系数测试/分析仪在图1种给出。 图1. 噪声系数测试仪，如Agilent公司的N8973A噪声系数分析仪，产生28VDC脉冲信号驱动噪声源 (HP346A/B)，该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。使用噪声系数分析仪测量待测器件的输出。由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比，DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。对于某些应用(混频器和接收机)，可能需要本振(LO)信号，如图1所示。当然，测量之前必须在噪声系数测试仪中设置某些参数，如频率范围、应用(放大器/混频器)等。 使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。在大多数情况下也是最准确地。工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数，分析仪能够同时显示增益和噪声系数帮助测量。分析仪具有频率限制。例如，Agilent N8973A可工作频率为10MHz至3GHz。当测量很高的噪声系数时，例如噪声系数超过10dB，测量结果非常不准确。这种方法需要非常昂贵的设备。 增益法 前面提到，除了直接使用噪声系数测试仪外还可以采用其他方法测量噪声系数。这些方法需要更多测量和计算，但是在某种条件下，这些方法更加方便和准确。其中一个常用的方法叫做“增益法”，它是基于前面给出的噪声因数的定义：
噪声测试及频谱分析 一. 实验步骤及内容 1)启动服务器，运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图 标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测（USB）”进行服务器和数据采集仪之间 的注册。联机注册成功后，从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服 务器”，开始监听8500端口。 2)打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具 条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对 话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端 和服务器之间的认证。 3)因为该实验的目的是了解噪声信号的测量方法，并且要实现服务器端的数据共享 功能，需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端，首先需要将 数据采集进来，DRVI中提供了一个8通道的USB数据采集芯片，用于完成对外 部信号的数据采集，实际使用中，可以插入一片“USB 数据采集卡”芯片来完 成；数据采集仪的启动采用一片“0/1按钮”芯片来控制；要完成噪声值的计 算，首先必须计算出信号的功率谱，所以需选择一片“频谱计算”芯片，然后 再插入一片“倍频程”芯片，采用FFT算法来计算并显示声音信号的倍频程 谱，并将计算出的声音信号的分贝值存储于输出数组的第1位，再使用一片 “VBScript 脚本”芯片，在其中添加脚本文件将“倍频程”芯片输出数组中的 第1位数据（即噪声值）取出，并通过“数码LED ”芯片显示出来；另外选 择一片“波形/频谱显示”芯片，用于显示声音信号的时域波形；再加上一些 文字显示芯片和装饰芯片，就可以搭建出一个“噪声测量”服务器端的实 验，所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图1.2 所示，根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片，然后修改其属 图1.2 噪声测量实验参考设计原理图
相位噪声基础及测试原理和方法 相位噪声指标对于当前的射频微波系统、移动通信系统、雷达系统等电子系统影响非常明显，将直接影响系统指标的优劣。该项指标对于系统的研发、设计均具有指导意义。相位噪声指标的测试手段很多，如何能够精准的测量该指标是射频微波领域的一项重要任务。随着当前接收机相位噪声指标越来越高，相应的测试技术和测试手段也有了很大的进步。同时，与相位噪声测试相关的其他测试需求也越来越多，如何准确的进行这些指标的测试也愈发重要。 1、引言 随着电子技术的发展，器件的噪声系数越来越低，放大器的动态范围也越来越大，增益也大有提高，使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。同时，随着技术的不断提高，对电路系统又提出了更高的要求，这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声，在现代技术中，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。低相位噪声对于提高电路系统性能起到重要作用。 相位噪声好坏对通讯系统有很大影响，尤其现代通讯系统中状态很多，频道又很密集，并且不断的变换，所以对相位噪声的要求也愈来愈高。如果本振信号的相位噪声较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度。相位噪声不好，不仅增加误码率、影响载频跟踪精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量，相位噪声对邻近频道选择性有影响。如果要求接收机选择性越高，则相位噪声就必须更好，要求接收机灵敏度越高，相位噪声也必须更好。 总之，对于现代通信的各种接收机，相位噪声指标尤为重要，对于该指标的精准测试要求也越来越高，相应的技术手段要求也越来越高。 2、相位噪声基础 2.1、什么是相位噪声 相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。 2.2、相位噪声的定义
电机轴承常见7种异常声音的分析与解决 交流电机轴承声音异常的分析与解决 1、连续蜂鸣声“嗡嗡……” 原因分析： 电机无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音，且电动机发生轴向异常振动，开或关机时有“嗡”声音 具体特点： 多发润滑状态不好，冬天且两端用球轴承的电机多发，主要是轴调心性能不好时，轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动 解决方法 A、用润滑性能好的油脂 B、提高马达轴承座钢性 C、选用径向游隙小的轴承 D、加预负荷，减少安装误差 E、加强轴承的调心性 注：第五点起到根本改善的作用，采用02小沟曲率，01大沟曲率。 2、保持器声“唏利唏利……” 原因分析： 由保持器与滚动体振动、冲撞产生，不管润滑脂种类如何都可能产生，承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生 解决方法： A、提高保持器精度 B、降低力矩负荷，减少安装误差 C、选用好的油脂 D、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷 3、高频、振动声“哒哒…...” 具体特点： 声音频率随轴承转速而变化，零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。 解决方法： A、改善轴承滚道表面加工质量，降低波纹度幅值
B、减少碰伤 C、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承的运转，改善轴与轴承座的精度安装方法 4、杂质音 原因分析： 由轴承或油脂的清洁度引起，发出一种不规则的异常音 具体特点： 声音偶有偶无，时大时小没有规则，在高速电机上多发 解决方法： A、选用好的油脂 B、加强轴承的密封性能 C、提高注脂前清洁度 D、提高安装环境的清洁度 5、漆锈 原因分析： 由于电机轴承机壳漆油后干，挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道，使沟道被腐蚀后发生的异常音 具体特点： 被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重 解决方法： A、把转子、机壳、晾干或烘干后装配 B、降低电机温度 C、用适应的油脂，脂油引起锈蚀少，硅油、矿油最易引起 D、改善电机轴承放置的环境温度 E、采用真空浸漆工艺 具体特点： 轴承运转后，温度超出要求的范围 原因分析： A、润滑脂过多，润滑剂的阻力增大 B、游隙过小引起内部负荷过大 C、安装误差
噪声测量和频谱分析仪器 概述：噪声测量和频谱分析仪器，本底噪声低，动态范围大；模块化设计，配置不同硬件和软件模块,使仪器分别具有噪声频譜分析、积分采集、统计分析、24h测量、脉冲噪声测量、混响时间测量等不同的功能。仪器采用数字检波和开关电容滤波技术，具有精度高、稳定性好、可靠性高等特点。测量和分析结果可以保存、打印、送入计算机。适用于各种工业噪声测量和频谱分析、环境噪声监测，以及建筑物内混响时间测量。 特点：◎超大容量储存；◎大屏幕LCD显示，有背光； ◎F型和G型内置倍频程滤波器；◎D型可测脉冲噪声。 系列产品模块选择和组合及用途，如下表: 模块配置 频谱分析 统计分析 主要技术性能： 模块型号 用途 积分采集和脉冲噪声测量 统计分析和24h测量 统计分析、频谱分析和混响时间测量 符合标准 GB/T3785 1型，JJG188-2002 1级，IEC 61672-1：2002 1级 2级 传声器 AW A14423型预极化测试电容传声器(1/2”)，标称灵敏度50mV/Pa AW A14421 本机噪声 小于18dB(A)，23dB（C），28dB（F） 小于23dB(A) 测量上限 130dB
频率范围 10 Hz～20 kHz 20Hz~12.5kHz 频率计权 A，C，Flat (平直响应) 时间平均 F，S，I及线性平均 指数平均(有效值) F，S及线性平均 量程 10～80，20～90，30～100，40～110，50～120，60～130 线性工作范围 70dB 内置滤波器 —— 1/1倍频程滤波器， 中心频率： 31.5 Hz~16 kHz 1/1倍频程滤波器， 中心频率： 31.5 Hz~8 kHz 测量方式 Lp，Leq，Lmax，Lmin，LAE，E Lp，Leq，Lmax，Lmin，LAE，E，L5，L10，L50，L90，L95和24h测量采样时间间隔 31ms（脉冲测量7.8ms） 31ms 31ms（Tr测量16ms） 积分时间
电机轴承常见种异常声 音的分析与解决精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
电机轴承常见7种异常声音的分析与解决 交流电机轴承声音异常的分析与解决 1、连续蜂鸣声“嗡嗡……” 原因分析： 电机无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音，且电动机发生轴向异常振动，开或关机时有“嗡”声音 具体特点： 多发润滑状态不好，冬天且两端用球轴承的电机多发，主要是轴调心性能不好时，轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动 解决方法 A、用润滑性能好的油脂 B、提高马达轴承座钢性 C、选用径向游隙小的轴承 D、加预负荷，减少安装误差 E、加强轴承的调心性 注：第五点起到根本改善的作用，采用02小沟曲率，01大沟曲率。 2、保持器声“唏利唏利……” 原因分析： 由保持器与滚动体振动、冲撞产生，不管润滑脂种类如何都可能产生，承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生
解决方法： A、提高保持器精度 B、降低力矩负荷，减少安装误差 C、选用好的油脂 D、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷 3、高频、振动声“哒哒…...” 具体特点： 声音频率随轴承转速而变化，零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。 解决方法： A、改善轴承滚道表面加工质量，降低波纹度幅值 B、减少碰伤 C、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承的运转，改善轴与轴承座的精度安装方法 4、杂质音 原因分析： 由轴承或油脂的清洁度引起，发出一种不规则的异常音 具体特点： 声音偶有偶无，时大时小没有规则，在高速电机上多发
解决方法： A、选用好的油脂 B、加强轴承的密封性能 C、提高注脂前清洁度 D、提高安装环境的清洁度 5、漆锈 原因分析： 由于电机轴承机壳漆油后干，挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道，使沟道被腐蚀后发生的异常音 具体特点： 被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重 解决方法： A、把转子、机壳、晾干或烘干后装配 B、降低电机温度 C、用适应的油脂，脂油引起锈蚀少，硅油、矿油最易引起 D、改善电机轴承放置的环境温度 E、采用真空浸漆工艺 具体特点： 轴承运转后，温度超出要求的范围
风机噪声频谱特性的测量及分析 一、试验目的 1.了解噪声的危害及声传播特性 2.掌握普通声级计的工作机理、组成结构和使用方法 3.掌握噪声频谱特性分析 4.掌握噪声频谱图的绘制与应用 二、试验项目 1.室内风机噪声的A 声级的测量 2.风机噪声的1/1倍频程或1/3倍频程声压级测量 3.画出室内风机的噪声频谱图并进行频谱分析 三、实验原理 1.噪声的测量 1.1 A 计权声级 A 计权的频率相应与人耳对宽频带的声音的灵敏度相当，目前A 计权已被所有的管理机构和工业部门的管理条例所普遍采用，成为最广泛应用的评价参量，所以把测得的频带声压级转换成A 计权声压级。用A 计权网络测得的声级，用L A 表示，单位dB(A)。 当噪声的倍频程的声压级或1/3倍频程声压级为已知时，相应的A 计权声级可以由下面的公式进行转换： 式中L pi ――第i 个倍频程的声压级。 ΔL Ai ――相应的A 计权网络的修正值，简称A 修正。 1.2 等效声级 A 声级虽然能较好地反映人耳对噪声强度和频率的主观感觉，但只适用于连续 而稳定宽频带的噪声评价，但是噪声通常是无规律的，起伏不定或者时断时续的，是非稳态的，这是采用A 声级显然是不合适的。等效连续A 声级定义为某时段内的非稳态噪声的A 声级，用能量平均的方法，以一个连续不变的A 声级来表示该时段内的噪声声级，用公式表示为： 式中：A L ――时间t 内的A h 或min ； 在相等的采样时间间隔下，若时间划分的段数为N ，则测量时段内的等效连续A 声级表达式为： 式中： L Ai ――――第i 个A 计权声级，dB （A ）； N ―――测试数据个数 不等采样时间间隔下，则测量时段内的等效连续L eq A 声级可通过以下表达式计 ] 10lg[101)(1.0∑=?+=n i L Lpi A Ai L
电动机的噪声和振动 电机类2007-06-18 22:02:51 阅读140 评论0 字号：大中小订阅 通常电动机的噪声和振动是同时发生的。电动机噪声包括通风噪声、电磁噪声和机械振动噪声。由于电动机修理操作不当。造成电机修理后的噪声和振动增大。原因如下： 电机修理后的噪声和振动增大引起原因 一、机械方面引起： 1、转子固定键未拧紧，有松动现象。 2、未做风扇静平衡，或做的精度不够。 3、转子不平蘅，未做静、动平衡检查。 4、定、转子铁心变形。 5、转轴弯曲，定、转子相擦。 6、地脚固定不稳，安装不正，不牢固。 7、铁心及铁心齿压板松动。 8、零部件加工不同心，装配公差不合理。 9、电动机组装和安装质量不好。 10、端盖、轴承盖螺丝未拧紧，或装偏。 二、电磁方面引起的： 1、三相绕组不平蘅。 2、绕组有短路或断路故障。 3、电刷接触不好，压力过大、过小。刷质不合要求。 4、断笼或端环开裂，松动。 5、改极时，定、转子槽数配合不适合。 6、集电环的短接片与短路环接触不稳定。 7、电源供电质量不好，三相不平蘅，有高次谐波等等。 三、风方面引起： 1、风扇有缺陷或损坏，如掉叶、变形、风扇不平衡产生噪声合振动。 2、风扇在轴上固定不牢固。 3、风罩与风叶之间的间隙不合适，过小或偏斜。 4、风路局部堵塞。 三种噪声简易鉴别方法
一、通风噪声鉴别法： 1、去掉风扇或堵住风口，让电机在无通风气流情况下运转，这时如果电动机噪声消失或显著减弱，则说明是通风噪声引起的。 2、变测量噪声的位置进行鉴别，因为以通风噪声为主的电动机，在电动机进口处和风扇附近处噪声最强。 3、磁噪声和机械噪声有时不稳定，时高时低，而通风噪声通常是稳定的。 4、用外径和型式不同的风扇，在不同转速下试运转，如果电动机噪声有明显差别，则说明电动机噪声主要是通风噪声引起的。 5、械噪声或电磁噪声较大的电动机，往往振动也大，但通风噪声与电动机振动关系不大。 二、机械噪声鉴别法： 1、机械噪声与外施电压大小和负载电流无关。 2、如果噪声不稳定，时高时低，那就是机械噪声，因为通风噪声是稳定的。 四、电磁噪声鉴别法：电磁噪声大小随磁场强弱、负载电流大小以及转速高低而变，利用这个特征，可采取下面办法进行鉴别。 1、突然断电法：由于机械惯性比电磁过渡过程慢得多，突然断电，无电磁因素影响，这是电动机转速几乎不变。如果这是电动机噪声突然消失或显著降低，可断定是电磁原因产生得噪声。 2、改变电压法：由于异步电动机转速随电压变化不大，当改变电压时，机械噪声和通风噪声基本不变，但电磁噪声随电压变化很大。 3、对拖法：用一台低噪声电动机拖动有噪声得被试电动机，这是噪声降低消失，则说明被拖动得电动机噪声是电磁噪声。 4、如果电磁噪声是因绕组不对称，匝间短路等缺陷引起，则三相电流不平蘅，如因转子断笼或绕线转子三相绕组不对称引起，则定子电流有波动。 解决噪声和振动的修理措施 一、降低机械方面引起的噪声的措施： 1、紧固所有装配件上的紧固螺栓，保证端盖，轴承盖，定、转子铁心，固定键，齿端板，风扇座，集流装置等配合不松动。 2、选用的轴承和润滑油，选用超精研磨、波纹度小于.2μM的电动机专用轴承，可降低轴承噪声。 3、装配轴承时要采用合理工具，最好热套。装配轴承时严禁猛打猛敲，使轴承受力不均。 4、增强修配零部件的机械强度的精度。 5、校正转子平衡。 6、提高电动机组装质量，保证同心度，与机械设备联接要正确，做好确定中心工作。 7、电刷硬度适当降低，刷压要合适，电刷在刷盒内间隙要合适（一般0.1MM左右） 8、检查铁心的偏心情况，必要时可适当当车圆转子表面（控制切削量0.10-0.20MM）。 9、检查电动机轴伸盒集电环的偏摆，时之合格。
电机电磁噪声的分析 定转子的槽配合的选择对电磁噪音的影响很大，选择合适的槽配合是降低电磁噪音最有效、最经济的方法，因此，在选择定转子槽配合时要慎重。要避免出现幅值较大，次数较低的力波，幅值较大的定转子齿谐波磁场由定转子槽数决定，由电机学，可知定转子一阶齿谐波作用产生的力波次数m 为， ()()12m Z p Z p =±+±±+ 式中1Z 、2Z - 定、转子槽数、p -极对数 定子相带谐波与转子一阶齿谐波作用产生的力波次数（对定子60 相带整数槽绕组）为： ()()26m Kp p Z p =+±±+ 式中012K =±±?、、 定转子二阶齿谐波作用产生的力波次数为： ()()1222m Z p Z p =±+±±+ 在设计时，应尽量避免定转子槽配合产生较低的m ，另外齿谐波幅值随转子槽数增大而减小。因此，为了降低电机的电磁噪音，在选择定转子槽数时应采用远槽多槽配合，即 2Z 与 1Z 相差较大及21Z Z ?， 电动机二维（力波频率与力波阶次）电磁噪声理论 由异步电动机气隙磁密波的作用,在定子铁心齿上产生的磁力有径向和切向两个分量。 径向分量使定子铁心产生的振动变形是电磁噪声的主要来源；
切向分量是与电磁转矩相对应的作用力矩,它使齿对其根部弯曲,并产生局部振动变形,这是电磁噪声的一个次要来源； 电磁噪声一般在极数较多、功率较大的电机中比较明显,并且是引起负载时噪声增大的重要原因。 三相异步电动机运行时，气隙中存在基波与一系列谐波磁场，它们相互作用除产生引起转矩的切向力外，还会产生许多高次、频率且各不相同的旋转径向电磁力波，这些径向力波作用在定转子上，使它发生径向周期性变形，即产生频率等于径向力波频率的振动，该振动传到机座，引起机座的振动，从而又使机座周围的空气脉动而引起电磁噪声，电机本身都有固有的振动频率，当径向力波频率与电机的固有频率相同或相近时，就会引起共振，产生很大的电磁噪音。 笼型异步电动机电磁噪声的频带通常为700 ～4000Hz 。在这个频率范围内,人的耳朵有很高的灵敏度,因而引起强烈的噪声感觉,严重时表现为十分刺耳的啸叫声。 降低电动机电磁噪声的基本条件，除了使力波频率远离电动机固有频率这一传统条件以外，电动机二维电磁噪声理论又增加一个使力波阶数不等于模态振型阶数这个新条件。因此，二维电磁噪声理论给电动机槽配合的选择提供了两个可以达到降低噪声的选择条件。 Y系列电动机的主要模态振型阶数大多数是2阶的，所以异步电机避免产生高电磁噪声的经验是消除2阶力波，二维电磁噪声理论给予异步电动机设计中槽配合的选择增加了必须考虑降低电磁噪声的新内容： 1.计算电磁力波阶数和力波频率； 2.计算电动机结构的模态参数，特别是模态频率和模态振型阶数；
噪声分析报告 1. 噪声测量仪器说明和仪器要求 本次测量采用HS6280D 型噪声频谱分析仪是一种采用数字检波的便携式智能化噪声 测量仪器，主要性能符合IEC6172 标准对Ⅱ型声级计的要求、可靠性强、广泛适用于环保、 工厂、学校、科研等部门对噪声测量分析的需要。由主机(声级计部分)与打印机两部分组成，具有大屏幕液晶显示、内置1/1 频谱分析、时钟设置、自动测量存储等效连续声级、统计声 级等特点，配套打印机可自动打印出各种测量结果。 HS6280D 测量范围为 A 声级或 C 声级35 ～130dB ，本次测量采用 A 声级，测量频率范围在20Hz ～10kHz 。 2. 测量条件 ①除反射面（地面）外，不得有非被测声源部分的反射体位于包络测量表面之内。 ②适合工程法测量环境包括符合ISO3744 要求的室外平坦空地或房间。 ③在倍频带测量对中每一个频带上，传声器位置处背景噪声声压级，包括风的影响， 应比声源运转时声压级至少底6dB ，最好底10dB 以上。 ④测量仪按制造厂推荐须加装防风罩，按其说明进行适当修正。 ⑤测量必在被测设备稳定运转工况下进行，测量环境中应无巨大的干扰。 3. 测量标准 本次测量根据ISO6798:1995 《往复式内燃机辐射的空气噪声测量工程法及简易法》要 求，旨在获得 2 级准确度等级（工程法）的测量结果（见表 1 ）。如背景噪声修正值大于 1.3dB 但小于或等于3dB ，或环境噪声修正值大于2dB 但小于或等于7dB ，则获得 3 级准确度等级（简易法）的测量结果（见表2）。 表 1 往复式内燃机声功率级测定的基础国际标准 国际标准方法类别测试环境声源体积噪声特征 可获得的声 功率级可获得的附加 质料 ISO3744 工程法 （2 级）室外或大的 房间 最大尺寸小 于15m 各类噪声 A 计权和频 带或1/3 倍 频带 指向性，随时间 变化的声压级， 其他计权声功 率级
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电机振动噪音的原因及解决措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-7734-93 电机振动噪音的原因及解决措施(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 电机振动噪音的原因及解决措施一般评估电动机的品质除了运转时之各特性外，以人之五感判断电机振动及电机振动噪音的情形较多。而电动机产生的电机振动电机振动噪音，主要有： 1、机械电机振动电机振动噪音，为转子的不平衡重量，产生相当转数的电机振动。 2、电动机轴承的转动，正常的情形产生自然音，精密小型电动机或高速电动机情形以外，几乎不会有问题。但轴承自然的电机振动与电动机构成部材料的共振，轴承的轴方向弹簧常数使转子的轴方向电机振动，润滑不良产生摩擦音等问题产生。 3、电刷滑动，具有电刷的DC电动机或整流子电动机，会产生电刷的电机振动噪音。
4、流体电机振动噪音，风扇或转子引起通风电机振动噪音对电动机很难避免，很多情形左右电动机整体的电机振动噪音，除风扇的叶片或铁心的齿引起气笛音外，也有必要注意通风上的共鸣。 5、电磁的电机振动噪音，为磁路的不平衡或不平衡磁力及气隙的电磁力波产生之电机振动噪音，又磁通密度饱和或气隙偏心引起磁的电机振动噪音。一、机械性电机振动的产生原因与对策 1、转子的不平衡电机振动 A、原因： ·制造时的残留不平衡。 ·长期间运转产生尘埃的多量附着。 ·运转时热应力引起轴弯曲。 ·转子配件的热位移引起不平衡载重。 ·转子配件的离心力引起变形或偏心。 ·外力（皮带、齿轮、直结不良等）引起轴弯曲。 ·轴承的装置不良（轴的精度或锁紧）引起轴弯曲或轴承的内部变形。
一、电机噪声分类分为三类: 电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声等。1.电磁噪声为电机空隙中的磁场脉动,引起定子、转子和整个电机结构的振动所产生的一种低频噪声。其数值大小决定于电磁负荷与电机的设计参数。电磁噪声主要是结构噪声,分为:恒定电磁噪声、与负载有关的磁噪声等,主要原因是由于定、转子槽的配合不当,定、转子偏心或气隙过小以及长度不一致等。2.机械噪声是电机运转部分的摩擦、撞击、不平衡以及结构共振形成的噪声。机械原因引起的噪声种类很多,也很复杂。噪声源主要有:自身噪声源,负载感应噪声源,辅助零部件的机械噪声源。归结为加工工艺、加工精度、装配质量等问题产生。一般是由电刷与换向器、轴承、转子、通风系统等产生。据此可将机械噪声分为:电刷噪声、轴承噪声、风扇噪声、负载噪声等。二、判断噪音种类采用切断电源法，利用电磁噪声随磁场强弱、负载电流大小及转速高低而变的特征,对空载运行的电机静听一段时间后突然切断电源。随着电源的切断,部分噪声会立即消失,此为电磁噪声。停电后电机借惯性继续运转产生的噪声则为机械噪声。----------------------------------交流电动机在运行中由于摩擦、振动、绝缘老化等原因，难免发生故障。这些故障若及时检查、发现和排除，能有效地防止事故的发生。三、异步电机的故障检查 1．听声音，仔细找故障点交流异步电机在运行中，若发现较细的“嗡嗡”声，没有忽高忽低的变化，是一种正常的声音，若声音粗、且有尖锐的“嗡嗡”、“咝咝”声是存在故障的先兆，考虑以下原因： (l)铁芯松动电机在运行中的振动，温度忽高忽低的变化，会使铁芯固定螺栓变形，造成硅钢片松动，产生大的电磁噪声。 (2)转子噪声转子旋转发出的声音，由冷却风扇产生的，是一种“呜呜”声，著有像敲鼓时的“咚咚”声，这是电机在骤然启动、停止、反接制动等变速情况下，加速力矩使转子铁芯与轴的配合松动所造成的，轻者可继续使用，重者拆开检查和修理。 (3)轴承噪声电机在运行中，必须注意轴承声音的文化，把螺丝刀的一端触及在轴承盖上，另一端贴在耳朵上，可以听到电机内部的声音变化，不同的部位，不同的故障，有不同的声音。如“嘎吱嘎吱”声，是轴承内滚枪的不规则运动所产生，它与轴承的间隙、润滑脂状态有关。“咝咝”声是金属摩擦声，一般由轴承缺油于磨所致，应拆开轴承添润滑脂剂等。 2．利用嗅觉，分析故障电机在正常运行中是没有异味的，若嗅到异昧，便是故障信号，如焦糊味，是绝缘物烧烤发出的，且随电机温度的升高，严重时还会冒烟；如油焦味，多半是轴承缺油，在接近干磨状态时油气蒸发出现的异味。 3．利用手感，检查故障用手触摸电视的外壳，可以大致判断温升的高低，若用手一触及电机外壳便感到很烫，温度值很高，应检查原因，如：负荷过重、电压过高等，然后针对原因排除故障。四、常见故障的原因 1．电动机没有启动力矩，或空载时不能启动，并发出不正常声音。原因： (l)三相电源电路(包括闸刀开关、引线定子绕组)有一相断电，造成单相启动。 (2)电源电压过低。 (3)轴承过度磨损，使转子靠近定子的一侧，造成定子与转子不同心，气隙不均匀。 2．电动机启动力矩小，有载时不能启动，负载增大时电机停转，有时发出强烈杂声，局部发热。原因：电网电压低，绕组有匝间短路，转子绕组中有断线或脱焊现象，启动后一相断线造成单相运行。 3．启动电流大，而且不平衡，声响大，造成保护装置动作而切断电源。原因：定子绕组接线方法可能不正确，绕组对地绝缘老化。电机噪音大无非有两方面的原因：机械方面和电气方面。 1.机械方面如电机冷却风扇损坏或刮擦电机外壳，电机固定不稳等。这方面的情况好处理一些，只要能找到噪音源，一般好处理。 2.电气方面 (1)变频器载波频率设置太低可以适当把载波频率设置高些，但这时又会带来一些问题，如果载波频率调得太高，又会对其它设备造成干扰，尤其是当采用PLC通讯方式时。因此要根据现场的实际情况设置载波频率。 (2)电机共振有时，电机在运行时的某一频段会产生机械共振。这时可以利用变频器的跳频设置方法。一般变频器都有“跳频”设置，其作用是：设置电机共振的频率，当变频器运行到此频段时，跳过此
振 动 与 冲 击 第18卷第2期JOU RNAL O F V I BRA T I ON AND SHOCK V o l.18N o.21999 变速箱噪声的频谱分析与故障诊断 卢学军 魏 智 (浙江大学机械系,杭州 310027) 摘 要 应用振动、噪声信号频谱分析和相干函数分析技术,从理论上说明变速箱故障诊断的依据。检测了一台噪声严重超标的实际变速箱系统,得到其三向振动和噪声信号。综合分析了实测信号及其计算机数据处理结果,从而得出检测对象出现强烈噪声的主要原因在于其中一对啮合轮发生“嗑碰”。 关键词:变速箱,噪声,振动,故障诊断,相干分析 中图分类号:TH17 0 引 言 变速箱的变速、储能、增加扭矩等作用,使它成为动力机械中应用十分广泛的通用部件之一。它的工作是否正常涉及到整台机器或机组的工作性能。变速箱的工作形式和结构复杂性,又使得它容易引发故障。因此,变速箱的质量检测在动力机械工程中占有重要的地位。 本文运用故障诊断技术分析变速箱出现故障的原因。实施故障诊断技术的首要步骤是获得反应检测对象运行状态的诊断信息。在动力机械工程中,获得诊断信息的常用方法有直接观察法、振动噪声检测法、磨损残留物检测法和运行性能监测法等[1]。对变速箱而言,振动和噪声信号是故障诊断的重要信息。 变速箱的噪声水平可以从客观上反映变速箱的工作状态,而成为其质量检测的指标之一。在设计变速箱时,就规定了其噪声标准。声与振动紧密地联系在一起,是源与流的关系。因振动而发声的物体即是声源,当振动以波的形式在弹性媒质中传播时,便形成声波。噪声是人类不希望听到的声音,是一种环境污染,会对人造成生理和心理的危害。因而,对噪声的监测、诊断和控制是多门学科尤其是机械工程研究的重要课题。 变速箱在工作中,内部构件,如齿轮、轴承等,不断产生振动冲击。当有故障存在时,其振动强度增大,噪声水平超标。本文根据振动和噪声谱,利用相干函数分析,结合实验手段,分析了一台BJ212型变速箱噪声超标的原因。 1 变速箱振动系统响应及相干函数 1.1 振动系统响应分析 变速箱是由箱体、轴、轴承和齿轮等组成的,因此箱内存在多种激励。主要有简谐激励、周期激励和随机激励三种形式。其中轴承中的滚动体在通过负荷区时产生简谐激励,齿轮啮合以及齿面节线冲击和啮合冲击产生周期激励,而由于轴承和齿轮的设计不当等原因则引起随机振动。在小振动的情况下,可以假设为小阻尼中参数系统,故可从其振动微分方程中求得其时域响应。 鉴于建立变速箱的实际振动模型很困难,数学方程不容易建立起来,因此在工程上一般是分析其频域响应。在线性系统中激励和响应在功率谱图上的关系如图1所示,其中F h为简谐激励的频 收稿日期:1998-06-24 修改稿收到日期:1998-11-03 第一作者 卢学军 女,硕士,讲师,1968年11月生。
白噪声测试 一、 实验目的 ⑴ 了解白噪声信号的特性，包括均值（数学期望）、均方值、方差、相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度等。 ⑵ 掌握白噪声信号的分析方法。 二、 实验原理 所谓白噪声是指它的概率统计特性服从某种分布而它的功率谱密度又是均匀的。确切的说，白噪声只是一种理想化的模型，因为实际的噪声功率谱密度不可能具有无限宽的带宽，否则它的平均功率将是无限大，是物理上不可实现的。然而白噪声在数学处理上比较方便，所以它在通信及电子工程系统的分析中有十分重要的作用。一般地说，只要噪声的功率谱密度的宽度远大于它所作用的系统的带宽，并且在系统的带内，它的功率谱密度基本上是常数，就可以作为白噪声处理了。白噪声的功率谱密度为： 2)(0N f S n = 其中0N 为单边功率谱密度。 白噪声的自相关函数为： )(2 0τδτN R =）（ 白噪声的自相关函数是位于τ=0处、强度为 20N 的冲击函数。这表明白噪声在任何两个不同的瞬间的取值是不相关的。同时也意味着白噪声能随时间无限快
的变化，因为它的带宽是无限宽的。下面我们给出几种分布的白噪声。 随机过程的几种分布 前人已证明，要产生一个服从某种分布的随机数，可以先求出其分布函数的反函数的解析式，再将一个在[0，1]区间内的均匀分布的随机数的值代入其中，就可以计算出服从某种分布的随机数。下面我们就求解这些随机数。 [0，1]区间均匀分布随机信号的产生： 采用混合同余法产生[0，1]区间的均匀分布随机数。混合同余法产生随机数的递推公式为： c ay y n n +=+1 n=0,1,2…… M y x n n = n=1,2,3…… 由上式的出如下实用算法： ][1M c ax M c ax x n n n +-+ =+ M y x 00= 其中： k M 2=，其中k 为计算几种数字尾部的字长 14+=t a ，t 为任意选定的正整数 0y ，为任意非负整数 c ，为奇数 Matlab 语言中的ran d （）函数是服从[0，1]均匀分布的，所以在以后的实验中如果用到均匀分布的随机数，我们统一使用rand()函数。 正态分布（高斯分布）随机信号的产生：
白噪声测试 一、 实验目的 ⑴ 了解白噪声信号的特性，包括均值（数学期望）、均方值、方差、相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度等。 ⑵ 掌握白噪声信号的分析方法。 二、 实验原理 所谓白噪声是指它的概率统计特性服从某种分布而它的功率谱密度又是均匀的。确切的说，白噪声只是一种理想化的模型，因为实际的噪声功率谱密度不可能具有无限宽的带宽，否则它的平均功率将是无限大，是物理上不可实现的。然而白噪声在数学处理上比较方便，所以它在通信及电子工程系统的分析中有十分重要的作用。一般地说，只要噪声的功率谱密度的宽度远大于它所作用的系统的带宽，并且在系统的带内，它的功率谱密度基本上是常数，就可以作为白噪声处理了。白噪声的功率谱密度为： 2)(0N f S n = 其中0N 为单边功率谱密度。 白噪声的自相关函数为： )(2 0τδτN R =）（ 白噪声的自相关函数是位于τ=0处、强度为 20N 的冲击函数。这表明白噪声在任何两个不同的瞬间的取值是不相关的。同时也意味着白噪声能随时间无限快的变化，因为它的带宽是无限宽的。下面我们给出几种分布的白噪声。 随机过程的几种分布 前人已证明，要产生一个服从某种分布的随机数，可以先求出其分布函数的反函数的解析式，再将一个在[0，1]区间内的均匀分布的随机数的值代入其中，就可以计算出服从某种分布的随机数。下面我们就求解这些随机数。 [0，1]区间均匀分布随机信号的产生： 采用混合同余法产生[0，1]区间的均匀分布随机数。混合同余法产生随机数的递推公式为： c ay y n n +=+1 n=0,1,2……
M y x n n = n=1,2,3…… 由上式的出如下实用算法： ][1M c ax M c ax x n n n +-+=+ M y x 00= 其中： k M 2=，其中k 为计算几种数字尾部的字长 14+=t a ，t 为任意选定的正整数 0y ，为任意非负整数 c ，为奇数 Matlab 语言中的rand （）函数是服从[0，1]均匀分布的，所以在以后的实验中如果用到均匀分布的随机数，我们统一使用rand()函数。 正态分布（高斯分布）随机信号的产生： 高斯分布的密度函数为： )2exp(21 )(2 x x f -=π 采用变换法产生正态分布随机数，若1R 、2R 示[0，1]均匀分布随机数，则有正态分布随机数： 212cos ln 2R R πξ-= 212sin ln 2R R πη-= 指数分布随机信号的产生： 指数分布的密度函数为： x e x f αα-=*)( 当x>0时，当x ≤0时 f(x)=0，其中α>0 它的反函数（指数分布随机数）为： )1ln(1)(1r r F x --==-α 其中r 为[0，1]区间均匀分布的随机数。 三、 实验内容与结果 1.产生五种概率分布的信号 Matlab 程序：
噪声分析报告 1.噪声测量仪器说明和仪器要求 本次测量采用HS6280D型噪声频谱分析仪是一种采用数字检波的便携式智能化噪声测量仪器，主要性能符合IEC6172标准对Ⅱ型声级计的要求、可靠性强、广泛适用于环保、工厂、学校、科研等部门对噪声测量分析的需要。由主机(声级计部分)与打印机两部分组成，具有大屏幕液晶显示、内置1/1频谱分析、时钟设置、自动测量存储等效连续声级、统计声级等特点，配套打印机可自动打印出各种测量结果。 HS6280D测量范围为A声级或C声级35～130dB，本次测量采用A声级，测量频率范围在20Hz～10kHz。 2.测量条件 ①除反射面（地面）外，不得有非被测声源部分的反射体位于包络测量表面之内。 ②适合工程法测量环境包括符合ISO3744要求的室外平坦空地或房间。 ③在倍频带测量对中每一个频带上，传声器位置处背景噪声声压级，包括风的影响， 应比声源运转时声压级至少底6dB，最好底10dB以上。 ④测量仪按制造厂推荐须加装防风罩，按其说明进行适当修正。 ⑤测量必在被测设备稳定运转工况下进行，测量环境中应无巨大的干扰。 3.测量标准 本次测量根据ISO6798:1995《往复式内燃机辐射的空气噪声测量工程法及简易法》要求，旨在获得2级准确度等级（工程法）的测量结果（见表1）。如背景噪声修正值大于1.3dB 但小于或等于3dB，或环境噪声修正值大于2dB但小于或等于7dB，则获得3级准确度等级（简易法）的测量结果（见表2）。
表2 修正限值 本标准使用于GB/T6072.1使用范围的、以及尚无合适国家标准可以使用的其他用途的所有往复式内燃机。 根据测量环境在室外，声源的体积小于15m 等因素依据ISO3744（工程法）对噪声源进行相关数据的测量。 4. 测量的数据内容 本次测量的数据包括机器表面辐射噪声的声压、倍频带声压、 A 计权声压级。 机器噪声测量量标和意义： 噪声声压级：人对声音响度感觉是与对数成比例的，所以，人们采用了声压或能量的对数比表示声音的大小，用“级”来衡量，这就是声压级。单位是分贝（dB ）。 在一个频程中上限频率与下限频率之比称为一个倍频程即： 21 =f f u u f —上限截止频率（Hz ）； 1f —下限截止频率（Hz ）. 倍频程通常用它的几何中心频率表示： 1f f f u c = c f —倍频程的中心频率； 倍频程：由于可听声的频率从20Hz 到20000Hz ，高达1000倍的变化，为了方便起见，通常吧宽广的声频变化范围划分为若干个较小的频段，小频程的上限频率和下限频率的比值即为一个频程。倍频程用中心频率表示为31.5Hz 、63Hz 、125Hz 、250Hz 、500Hz 、1000Hz 、2000Hz 、4000Hz 、8000Hz A 计权声压级：在噪声测试仪器中，利用模拟人的听觉的某些特性，对不同频率的声压级予以增减，以使直接读出主观反映人耳对噪声的感觉值来，这种通过频率计权的网络读出的声级，称为计权声级，单位是分贝（d B ）。A 声级可由下式计算： ∑=?+=n i A L A i Pi L 1 )(1.010lg 10