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        電機(jī)噪聲測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

        2013-09-21 06:28:08
        時(shí)代農(nóng)機(jī) 2013年3期
        關(guān)鍵詞:聲壓級(jí)分析儀分量

        黨 浩

        (南車株洲電機(jī)有限公司,湖南 株洲 412001)

        1 概述

        (1)目的。使用AWA6291實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行噪聲進(jìn)行頻譜測(cè)定,評(píng)定測(cè)量結(jié)果的不確定度。

        (2)測(cè)量依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。GB/T10069.1-2006《旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法及限值第1部分:旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法》。GB/T14574-2000《聲學(xué)機(jī)器和設(shè)備噪聲發(fā)射值的標(biāo)示和驗(yàn)證》。

        (3)使用的儀器設(shè)備。AWA6291實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀,設(shè)備編號(hào)JC-2011-47,已檢定合格且在有效期內(nèi)。設(shè)備允差為±0.2dB。該儀器為多用信號(hào)分析平臺(tái),通過預(yù)裝不同軟件實(shí)現(xiàn)不同分析功能。在預(yù)裝噪聲FFT分析軟件下,儀器分辨力為0.01dB。

        (4)測(cè)量原理。在預(yù)定測(cè)點(diǎn)測(cè)取電機(jī)運(yùn)行噪聲,由傳聲器采集,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后,采用FFT算法進(jìn)行噪聲幅頻分析,顯示測(cè)量結(jié)果。

        (5)測(cè)量程序:①測(cè)量環(huán)境:環(huán)溫≤45℃,相對(duì)濕度≤90%,海拔≤1000m,近似半自由場(chǎng)。②測(cè)取背景噪聲,檢查是否需修正。③采用等效矩形包絡(luò)面法配置測(cè)量架。④啟動(dòng)電機(jī),空載運(yùn)行30min至狀態(tài)穩(wěn)定。⑤開啟分析儀,A計(jì)權(quán),啟動(dòng)采集和FFT分析軟件,測(cè)量噪聲頻譜并保存。⑥測(cè)量結(jié)果:直接讀取與分析頻率對(duì)應(yīng)的噪聲幅值,單位dB(A)。⑦測(cè)量流程圖1所示。

        圖1 測(cè)量流程圖

        2 數(shù)學(xué)模型

        選被試電機(jī)在音頻范圍(10 Hz~20 kHz)內(nèi)的第i測(cè)點(diǎn)的噪聲聲壓級(jí)直接由實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀顯示:

        Lp=Li

        式中:

        Lp為第i測(cè)點(diǎn)在j頻率點(diǎn)上的噪聲聲壓級(jí),dB(A)

        Li為實(shí)施信號(hào)分析儀顯示的噪聲聲壓級(jí),dB(A)

        3 不確定度來源

        (1)測(cè)量結(jié)果不確定度的主要來源于以下幾個(gè)方面:

        >測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量uA1,按A類方法評(píng)定;

        >儀器本身不確定度,由實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀測(cè)量偏差帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB1,按B類方法評(píng)定;

        >儀器顯示分辨力帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB2,按B類方法評(píng)定;

        >使用標(biāo)準(zhǔn)方法帶來的復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB3,按B類方法評(píng)定。

        (2)不確定度來源圖2所示。

        圖2 實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀測(cè)定電機(jī)噪聲頻譜不確定度來源圖

        4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

        (1)測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量uA1。在重復(fù)性條件下,對(duì)被測(cè)聲壓級(jí)進(jìn)行10次獨(dú)立重復(fù)觀測(cè),結(jié)果如表2所示。

        實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差:

        序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1087.51 87.60 87.65 87.69 87.55 87.69 87.63 87.55 87.67 87.65平均值 d B(A):x=87.62測(cè)量值d B(A)

        單次實(shí)測(cè)中在某電機(jī)接線盒一側(cè)預(yù)定測(cè)點(diǎn)的噪聲聲壓級(jí)為87.67 dB(A)。則測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度就等于一次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差:

        (2)由實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀測(cè)量偏差帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB1。AWA6291實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀最大允許誤差為±0.2 dB,測(cè)量值落在允差區(qū)間內(nèi)的概率呈均勻分布。區(qū)間半寬為A1=0.2 dB(A),包含因子為。則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB1為:

        (3)由實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀顯示分辨力帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB2。AWA6291實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀在使用噪聲FFT分析軟件時(shí)的顯示分辨力為0.01 dB(A),服從均勻分布。區(qū)間半寬為A2=0.005 dB(A),包含因子為。則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB2為:

        (4)使用標(biāo)準(zhǔn)方法帶來的復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB3。按照GB/T14574-2000《聲學(xué)機(jī)器和設(shè)備噪聲發(fā)射值的標(biāo)示和驗(yàn)證》附錄A,再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差一般由噪聲試驗(yàn)規(guī)程確定,若無規(guī)程,對(duì)工程級(jí)測(cè)量準(zhǔn)確度采用2.5 dB估算。GB/T10069.1-2006《旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法及限值第1部分:旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法》第8條測(cè)量不確定度中說明,若選擇95%置信度,則K為再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差σR的1.95倍。即:

        5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

        對(duì)于直接測(cè)量,各不確定度分量互不相關(guān),采用方和根方法合成,求得電機(jī)噪聲在音頻范圍內(nèi)任選頻率點(diǎn)的聲壓級(jí)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC(Lp)為:

        各不確定度分量的貢獻(xiàn)如圖3:

        圖3 各不確定度分量的貢獻(xiàn)度

        電機(jī)噪聲頻譜分析測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總,見表4

        表4 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定匯總表

        6 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

        取包含因子k=2,則電機(jī)噪聲頻譜分析測(cè)量結(jié)果的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為:

        7 測(cè)量結(jié)果和不確定度報(bào)告

        (1)由上述分析計(jì)算可知,被測(cè)電機(jī)在音頻范圍內(nèi)1031.25 Hz頻率點(diǎn)在電機(jī)接線盒一側(cè)預(yù)設(shè)測(cè)點(diǎn)的噪聲聲壓級(jí)最佳估計(jì)值為87.67dB(A)。

        (2)擴(kuò)展測(cè)量不確定度U(Lp)為2.58dB(A)。

        (3)由圖3分析可知,對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度貢獻(xiàn)最大的是采用標(biāo)準(zhǔn)方法帶來的復(fù)現(xiàn)性偏差所引起的不確定度分量,幾乎占據(jù)整體的絕大部分比例。由G B/T 14574-2000《聲學(xué)機(jī)器和設(shè)備噪聲發(fā)射值的標(biāo)示和驗(yàn)證》附錄A所述可知,通過采取大量試驗(yàn)建立噪聲試驗(yàn)規(guī)程、根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行參數(shù)修正、改善測(cè)量環(huán)境將工程級(jí)(2級(jí))提高為精密級(jí)(1級(jí))等措施,都可以有效減小該不確定度分量,從而大幅提高測(cè)量準(zhǔn)確度。

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