激光测振法在交流接触器运行噪声测量中的实验研究
论文作者:同为论文网 论文来源:www.lunwenei.com 发布时间:2016年11月17日

交流接触器被广泛应用于控制电动机和其它电力负载,主要用于频繁接通或分断交流电路。评价交流接触器产品性能的重要指标有交流接触器的振动大小和噪声大小,因而在生产中,就要尽可能降低交流接触器的振动与噪声。根据中华人民共和国机械行业标准JB/T7435一2006中的第8.2.10条规定,接触器在控制电源为85%一110%的额定电压范围内正常工作时,在距离O.5m处,测量噪声应在40dB(A)以下,因此每台交流接触器在出厂前都要对其运行噪声进行检测,判断其是否符合噪声标准。翻阅文献,发现国内一些研究人员对交流接触器运行噪声的产生原因作了详细的分析,从工艺上采取多种方法来降低其运行噪声,但又缺少一种高效可靠的噪声测量方法;一些学者采用加速度传感器来实现其运行噪声的测量,这是一种接触式测量方法。目前,工厂对交流接触器运行噪声的检测方法是抽取部分样品在消声室内用声级计测量,而绝大部分样品是工人在生产线上通过耳听声音、手摸振动的方式来判断。本文利用激光多普勒测振法测量交流接触器的运行噪声,实现强背景噪声下对交流接触接触器运行噪声客观、快速、全而的现场检测。

1基本原理

1.1激光多普勒测振原理   

激光测振仪是利用光的多普勒效应与干涉现象来测量物体表而的位移和速度]。激光束通过分光镜分解成等强信号光束a,和参考光束az,设它们频率和振幅分别都为。。和A},相位角分别为B,和口2,测点与镜头的距离为x,两光束的空间位移差为6.激光束的波长为入。

1.2结构声辐射基本原理  

 振动产生声音,当物体出现声频范围内的振动时,就会使周围介质发生相应的振动,再以声波的形式向外辐射声音。从远场看,交流接触器尺寸不大,表而振动振型较复杂,可以考虑用按球而波理论进行测量日                                          W  空气声功率级:L‑ =lOlg可W为振源表而辐射的声功率,为基准声功率,值为l Omz }结构声辐射效率:              

为空气特性阻抗,值为400s/m ,W)为表而振动速度的平方均值,S为振源声辐射外表而积。 

 由此可求得声功率级: 

 

在正常环境下lOlg辐射近似为零,lOlg。为物体表而振动向远场能量的辐射指数。101,。将振速级和声功工一C少P一户么月︸率级直观地联系起来,在自由声场中,弹性结构振动时所辐射的噪声与结构表而各单元振动速度的振幅、相位和表而形状等多种因素有关,因此,在理论分析中常用的方法是将复杂的声源简化成各种经典型声源。然而,实际中一个振源大部分都是有多个单频率振源叠加而成。为了获取声辐射指数曲线,只能通过大量试验获取。实验中获得声功率和振动速度信号,通过实验采集大量激光测振仪的速度信号和传声器的声压信号,对采集的数据进行处理计算,得到相对于频率的声辐射指数。

2 测量系统与测振实验   

激光测振实验所用主要设备及装置有:激光测振仪、多通道数据采集卡、声级计、传声器、消声室等,样品为某品牌交流接触器165个,其中100个用来获得声辐射指数,另外65个用来验证结果,这些样品运行噪声分布范围为:20dB-85dB

2.1声辐射指数实验   

实验是在消声室内用采集卡同时采集100个交流接触器的振动信号和声压信号,对采集的信号进行快速傅里叶变换,得到相应的频域信号,取1/3倍频程频段的信号,采样信号的频率范围选取44.7 - 11200Hz,共提取24个频段,得到样品的振速级和声功率级,由1.2可得样品的声辐射指数。计算流程如图1所示。

2.2实验验证   

在消声室内,采用激光测振法和声级计同时测量另外65个交流接触器样品运行时的噪声,进行多次实验验证。由激光测振法获得的振速级和声辐射指数可得声功率级,模拟人耳对噪声响度响应的A计权声功率级的公式为:Lw、=101 g(艺式中,Lwa为A计权声功率级,单位为(1B;Lw;为第个频带声功率级,vLw;为第个A计权修正值。

2.1得到100个样品24个频段的声辐射指数,并计算24个频段的声辐射指数平均值,在多次实验中随机抽取。

2.1.2激光测振法和声级计测量的三组实验数据,其中声级计的测量结果为直接测量值。由于声级计灵敏度的限制,对于30dB以下的声音信号声级计无法准确测量,因此在30dB以下的样品用声级计测量和用激光测振法测量结果存在较大偏差,激光测振法的测量值则更接近实际值。为了进一步验证激光测振法的可行性,实验中对部分样品作了特殊处理,其中第4550这五个样品为振动大噪声小,第5560这五个样品为振动小噪声大。在实验过程中,第4550这五个样品用激光测振法测出结果明显高于声级计测量结果,而第5560这五个样品的测试结果刚好相反,由三次实验结果也可以看出此关系。正常情况下,交流接触器表而振动越剧烈,噪声值也越大,噪声和振动有着严格的数学关系。对于特殊处理的样品,激光测振法测出的结果也应遵循实际情况,对于振动大、噪声小的交流接触器,可以利用激光测振法来判断交流接触器运行噪声是否合格;对于振动小、噪声大的交流接触器,测量结果偏差比较大。  

3实验结果及分析   

通过对多次重复实验结果的对比,对于30dB}8sdB的所有样品(不含特殊处理的样品),激光测振法和声级计两者的测量结果误差为士1.2dB,实验重复性误差为士0.8dB。因此,激光测振法测量交流接触器的运行噪声准确、可靠。

 

4结语   

本文采用激光测振法测得交流接触器运行时的振动信号,用传声器测得声压信号,数据经过处理计算,根据振动表而结构声辐射原理,得到声辐射指数,结合验证实验测得的振动信号,通过计算得到可模拟人耳对噪声响度响应的A计权声功率级。实验结果表明,激光测振法和声级计测量结果误差为士1.2dB,实验重复性误差为士0.8dB,由于激光测振法不受背景噪声影响,因此满足交流接触器在生产线上运行噪声测量的要求,具有一定的工程实践应用价值。


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