9-振动与噪声介绍
噪声与振动控制基础知识及控制方法概述
三聚氢胺吸声泡 沫塑料
木丝吸声板
吸声无纺布
新型喷涂材料
噪声与振动控制方法 4.消声
概念：消声器是一种既允许气流顺利通过，又能有效地阻止 弱声能向外传播的装置。气流噪声是常见的噪声源之一，例如 气飞机、火箭、宇宙飞船、气动工具、通风设备、内燃发动机 压力容器、管道阀门的进排气等，都会产生声级很高的气流噪 （高达100~160dB）。消声器的设计、选用应注意四个因素 声量、阻力损失、气流再生噪声和高频失效频率。
③ 加大振动源和敏感点之间的距离，当距振源为4~20m时，一般距离加倍， 衰减3~6dB，当距离大于20m，距离加倍，振动衰减6dB以上；
④ 按振动设备的重量、频率、振幅或加速度的大小有针对性的选用隔振器。 器种类繁多，有橡胶隔振器、隔振垫、金属弹簧隔振器、橡胶挠性接管、 波纹管、弹性吊钩、空气弹簧等；
基本概念
基本概念 ４.几个概念的说明（易混淆） 常用的几个数据： 睡眠<35dB(A) ，脑力劳动<60dB(A) ，体力劳动<85dB(A 最大不得超过115dB(A)，脉冲(1s)噪声<140dB(C) 。 隔声10~40dB(A)：全封闭40dB(A)，一般封闭<20dB(A) 半封闭<10dB(A) 吸声3~12dB(A)：不会超过15dB(A) 消声器定型产品：10~40dB(A),阻性片式消声器10dB(A) / 小孔喷注消声器最高35~40dB(A) 隔声吸声屏障：5~15dB(A)，要求材料隔声20dB(A)，吸声
④ 消声器高频失效频率 对于阻性消声器，其截面较大时，例如圆管直径或方管边长大 300(mm)，片式消声器片间距大于250(mm)时，高频声波将呈 状直接通过消声器，而很少与管道内壁吸声层面接触，减少了 收，降低了消声效果，工程上将此现象称为“高频失效”。
噪声、振动污染防治技术-环境保护
（2）抗性消声器—共振腔反射、干涉；通过截面突 变或共振腔消声。对中、低频的消声效果好。主要应 用于空压机、汽车的气流消声。
四 噪声防治技术
（3）阻、抗复合性消声器—既有阻性消声器对高频 消声效果好，又具有抗性消声器对中、低频的消声效 果好的优点，消声量大，消声频带宽。 （4）微穿孔板消声器
注意：应避免引起吻合效应，即共振（透射声波显著 增大的现象）
3 机械性噪声
（1）是在撞击、摩擦和交变的机械力作用下，部件 发生振动而产生的；
（2）如破碎机、电锯、球磨机和打桩机等
第一节 噪声污染与防治技术基础
4 电磁性噪声
（1）是由于磁场脉动、磁场伸缩，引起电器部件振 动而产生的；
（2）如电动机、变压器等
5 电声性噪声
（1）是由于电—声转换而产生的； （2）如广播、电视、音响等
总则
第1．0．4条 工业企业噪声控制设计，应对 生产工艺、操作维修、降噪声效果进行综合分 析，积极采用行之有效的新技术、新材料、新 方法，以降低成本，提高效能，力求获得最佳 的经济效益。
总则
第1．0．5条 对于少数生产车间及作业场所，如采 取相应噪声控制措施后其噪声级仍不能达到噪声控制设 计标准时，则应采取个人防护措施。
（5）隔声罩—把设备封闭在内； （6）隔声间—把操作者保护在内； （7）隔声屏—声屏障；声波具有绕射的特性，高频
噪声因波长短而绕射能力差，所以隔声屏对高频噪声的 隔声效果好。
四 噪声防治技术
3 消声器——能使噪声衰减而气流能顺利通过的装置 （1）阻性消声器—通过吸声材料消声。对高频声的 消声效果好。主要应用于风机、燃气轮机等的气流消
工艺、管线设计与设备选择
第3．4．2条 工业企业的管线设计，应正确选择输 送介质在管道内的流速；管道截面不宜突变；管道连接 宜采用顺流走向；阀门宜选用低噪声产品。
噪声和振动污染控制工程讲义
噪声和振动污染控制工程讲义噪声与振动有着非常密切的关系。
许多噪声是由振动引起的，这种振动以弹性波的形式在空气、液体与固体介质中进行传播，分别称之气体声、液体声与固体声，通常将固体声称之振动。
噪声与振动污染的操纵原理十分相似：隔振的同时也起到降噪作用。
第一节噪声与噪声污染一、噪声定义正如水、空气与土壤等是我们生存必要的条件那样，我们务必生活在一个有声的环境之中，声音能够帮助人们交流信息、认识事物等，成为人们一切生产与生活活动的前提基础。
但有些声音对人体有害或者者是多余的，便称之噪声，由噪声造成的环境污染称之噪声污染。
广义上说来，一切可听的声音都有可能成为噪声。
我们所听到的各类声音是否成为噪声与许多条件与因素有关：除与声音本身的基本特性(波长、频率与声级)有关外，还与人的心理与生理状态有关，因此噪声与非噪声的区别不仅在于其本身特性(频率与强弱)，更在于同意对象的感受性与条件性。
二、噪声污染的特性1，噪声属于物理性污染：这种污染是局部性的，不可能造成区域、全球性污染。
2，噪声污染通常没有残余污染物：噪声一旦消除污染问题就得到完全解决。
3，噪声污染往往易被人们所忽视：尽管有影响，但我们需要生活在适度的声响环境中。
三、噪声的危害1，听力损害(1)暂时性听域迁移：当人耳短时间暴露于噪声时，会引起人们的听觉疲劳，但如今的听觉器官尚未发生器质性病变。
一旦噪声消除，听觉疲劳也就逐步消失，直至听觉恢复到正常状态。
(2)永久性听域迁移：又称之噪声性耳聋，是指人耳长期暴露于强噪声环境之中，听觉反复受到噪声的不断刺激，听域迁移由暂时性逐步成为永久性，听觉恢复越来越难，死亡的听觉细胞无法再生，造成永久性耳聋。
耳聋有轻重之分，通常以听力缺失进行衡量，如表1所示。
表1 听力缺失与耳聋程度2，诱发疾病诱发疾病是噪声污染的一个重要表达。
噪声作用于人的中枢神经系统，使得大脑皮层的兴奋与抑制平衡失调、条件反射特殊，导致头昏脑胀、疲劳与经历力衰退与肠胃功能紊乱等症状，严重时诱发胃溃疡、冠心病与动脉硬化等疾病。
机械振动与噪声的控制与分析
机械振动与噪声的控制与分析随着现代工业的快速发展，机械设备在我们的日常生活和生产中扮演着重要的角色。
然而，机械设备的振动和噪声问题却是常见的，给人们的生活和工作环境带来不利影响。
因此，控制和分析机械振动与噪声成为一项重要的课题。
本文将介绍机械振动与噪声的控制和分析方法。
一、振动的控制与分析振动是机械设备普遍存在的现象，其产生主要是由于旋转部件的不平衡、结构松动、运动部件磨损等原因造成的。
振动不仅会对机械设备自身造成损害，还会传导到周围环境，产生噪声。
因此，对机械振动进行控制和分析是非常重要的。
1. 振动控制方法（1）改善机械结构：通过改善机械结构、加固连接部件等方式，减小振动的产生和传播。
（2）安装隔振设备：在机械设备的基础上安装隔振装置，如隔振垫、隔振座等，能有效减弱振动的传导。
（3）使用减振器：如液体阻尼器、弹性元件等，能够吸收和减弱机械设备的振动。
（4）动态平衡：对旋转机械部件进行动平衡处理，消除旋转不平衡引起的振动。
2. 振动分析方法（1）频率谱分析：通过将振动信号转换为频谱特性，了解振动的频率分布情况，进而分析振动产生的原因。
（2）时域分析：通过观察振动信号的波形，分析振动信号的幅值、周期等，来了解振动信号的特征。
（3）模态分析：通过对机械结构进行模态分析，确定其固有频率和振型，从而找出振动的主要模态。
二、噪声的控制与分析噪声是由机械设备振动、震荡等运动形式引起的声音，对人们的生活和工作环境造成干扰和伤害。
因此，噪声的控制和分析也是非常重要的。
1. 噪声控制方法（1）降低噪声源：采用减振、减震、减振等方法减少机械设备本身的振动和噪声产生。
（2）吸声材料：在机械设备的周围墙面、天花板等处使用吸声材料，如声吸板、隔音墙等，来吸收噪声。
（3）隔音措施：在机械设备和噪声敏感区域之间设置隔音设备，如隔音门、隔声窗等，来阻断噪声传播。
2. 噪声分析方法（1）声谱分析：通过将噪声信号转换为频谱特性，了解噪声的频率分布情况，进而分析噪声的来源。
第十章 噪声与振动
第十章 噪声与振动第一节 声学基础声音（包括噪声）的形成，必须具备三个要素，首先要有产生振动的物体，即声源，其次要有能够传播声波的媒介，最后还要有声的接受器，如人耳、传声器等。
一、声音的基本性质声音（sound ）是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波，处于一定频率范围内（20～20000Hz ）的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。
当人们用手拨动琴弦，弦即振动并同时发出声音，这里琴弦的振动是产生声音的根源。
通常我们把振动发声的物体，称为声源（sound source ）。
声源不一定都是固体，液体和气体的振动也会产生声音，如海上的浪涛声和火车的汽笛声。
如果将一个发声物体置于一个真空的罩子内，声音则传不出来，因此声音的产生除了要有振动的物体外，还必须要有传播声音的媒介物质，它可以是空气、水等流体也可以是钢铁、玻璃等固体。
物体振动是产生声音的根源，但并不是物体产生震动后一定会使人们得到声音的感觉。
因为人耳能感觉到的声音频率范围只是在20～20000Hz 之间，这个频率范围的声音称可听声，频率低于20Hz 的声音称为次声（infrasound ），频率高于20000Hz 的声音称为超声（ultrasound ）。
次声和超声对于人耳来说都是感觉不到的。
描述声音高低的物理量是频率，描述声音强弱的物理量有：声压、声强、声功率以及各自相应的级，描述声音大小的主观评价量是响度、响度级。
1． 1． 声压与声压级声源的振动以声波的形式在介质中传播，传播所涉及的区域称为声场（sound field ）。
当声波在空气中传播时，声场中某一点的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置处空气的密度时疏时密，引起平衡位置处空气的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。
我们将该点空气压强相对于静压强的差值定义为该点的声压（sound pressure ）。
在连续介质中，声场中任一点的运动状态和压强变化均可用声压表示。
永磁同步电机的振动与噪音解析
理想次数
二、定位力矩
啸叫
大电机噪音与电流波形 噪音频率为电流频率的18倍 机械转速的180次
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理想次数
三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音
波动力矩 波动力矩—指令一定下不同转角对应的电磁力矩波动分量 引起的原因：电动势e和电流 i 的波形偏离了理想波形
Tr
1
ei
T
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❖存在幅值偏差Δi
Tr
2 i sin 2
3
--υ＝2P
❖ 存在相位偏差Δθ
Tr
2 i cos 2
3
--υ＝2P
❖ 存在恒定成分ΔI
Tr I sin --υ＝P
存在 次谐波成分i
Tr icos( 1)
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五、抑制措施
电机本体
定位力矩 优化电机系统固有频率
控制器
力矩波动
方波驱动器 正弦波驱动器
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一、振动与噪音机理
合成磁动势：
F (,t) Fs cos[p(1 ) 1t] Frk cos[kp(0 t)]
k
气隙磁密： B (，t) F / S
单位面积力： B2 (，t) 20
N, cos( t) ,
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一、振动与噪音机理
一、不随时间变化的恒定力波，即零次力波。恒定力波只是对定 子铁心产生静压力时铁心产生静变形，不产生振动和噪音; 二、定子磁动势同次谐波，力波角频率为2ηω1; 三、转子磁动势同次谐波，力波角频率为2kω1; 四、定子磁动势不同次谐波，力波角频率为(ηi±ηj)ω1 ; 五、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(ki±kj)ω1 ; 六、定、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(ηi±kj)ω1; 七、定、转子磁动势同次谐波力波，角频率为2ηiω1;
噪声与振动
20 lg
pe p0
dB（decibel）
一般：听阀0dB，公共汽车内80dB， 讲演90 dB，痛阀120dB， 飞机喷口附近150dB。
3．声强与声强级
声强――垂直于声波传播方向n的单位面积上，单位时间内
通过的平均声能。（声音强弱）
In 1 T
T 0
pundt
自由声向
睡眠：影响数量和质量。连续噪音：40dB 10％人的影响， 70dB 50％人影响
突然噪音：40dB 10％人的惊醒，60dB 70％人惊醒 交谈：连续噪音：55dB即多影响；65dB提高嗓门；90dB，
无法交谈。 思考：噪声使工作效率下降，心情烦燥，反应迟钝，分
散注意力，引起安全事故。
3．对健康影响。
一．基本特性
1．声波与声速 物体（固、液、气）的振动是声音的来源。振 动在弹性介质中以波动的方式进行传播。这种 波称为声波。
（振动→挤压周围介质质点→时密时疏，疏密过程从质点向前传 播）为纵波（质点振动方向＝波的传播方向）和疏密波。
声速c―声波在一定介质中的传播速度。m/s。
介质不同，c不同。0℃，空气c=331m/s。氢气c=1270m/s；20℃，水， c=1460m/s。
听阀声压―正常人耳刚能听到的声音的声压：
p0 2105 Pa。（ f 1000Hz 时）
痛阀声压―正常人耳感到疼痛的声压。 p 20Pa
基准 0dB 120dB
声压级SPL（Sound Pressure Level）－有效声压与听阀声压之比的对
数的20倍，单位为分贝db]
Lp
墙或地[通过1球面]，Q＝2；
两墙与线[通过1/4球面]，Q＝4；
振动与噪声测试技术
(1-4)
这里Ir是在半径等于r的半球面上的平均声强。 声波振动的快慢用频率f来表示，单位是Hz（赫） ，它表示物体在1秒内振动的次数。频率的倒数为振 动周期T，单位是s（秒） 。人类只能听到20Hz~20000Hz的声音，低于20Hz的声音为次声，高于20000Hz 的声音为超声。 声波的幅值随时间的变化图称为声波的波形。如果波形是正弦波，则称为纯音，纯音的声波可以用 下述函数描述： p=Psin（ωt+θ） 式中：P-幅值；ω-角频率，ω=2πf，f-频率；θ-初始相位。 如1000Hz声音就是指频率为1000Hz的纯音。如果波形是不规则的，或随机的，则称为噪声。如果噪 声的幅值对时间的分布满足正态（高斯）分布曲线，则称为“无规噪声”。如果在某个频率范围内单位频 带宽度噪声成分的强度与频率无关，也就是具有均匀而连续的频谱，则此噪声称为“白噪声”。如果每单 位频带宽度噪声的强度以每升高一倍频程下降3dB而变化，则此噪声称为“粉红噪声”，粉红噪声是在等比 带宽内能量分布相等的连续谱噪声。 在通常情况下，我们往往把那些不希望听见的声音称为噪声，如环境噪声、交通噪声等。钢琴声是 乐声，但对于正在学习或睡觉的人就成了扰人的噪声。 按照声源的不同，噪声可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声。机械噪声主要是由于固 体振动而产生的，在机械运转中，由于机械撞击、磨擦、交变的机械应力以及运转中因动力不平均等原 因，使机械的金属板、齿轮、轴承等发生振动，从而辐射机械噪声，如机床、织布机、球磨机等产生的 噪声。当气体与气体、气体与其它物体（固体或液体）之间做高速相对运动时，由于粘滞作用引起了气 体扰动，就产生空气动力性噪声，如各类风机进排气噪声、喷气式飞机的轰声、内燃机排气、储气罐排 气所产生的噪声，爆炸引起周围空气急速膨胀亦是一种空气动力性噪声。电磁性噪声是由于磁场脉动、 磁致伸缩引起电磁部件振动而发生的噪声，如变压器产生的噪声。 按照噪声的时间变化特性，可分为四种情况：噪声的强度随时间变化不显著，称为稳定噪声（见图 1.1a） ，如电机、织布机的噪声。噪声的强度随时间有规律地起伏，周期性地时大时小的出现，称为周期 性变化噪声 （见图1.1b） ， 如蒸汽机车的噪声。 噪声随时间起伏变化无一定的规律， 称为无规噪声 （图1.1c） ， 如街道交通噪声。如果噪声突然爆发又很快消失，持续时 间不超过1s，并且两个连续爆发声之间间隔大于1s，则称 为脉冲声（图1.1d） ，如冲床噪声、枪炮噪声等。 城市环境噪声在噪声研究中占有很重要的地位，它主 要来源于交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和社会生活 噪声。由于城市中机动车辆的日益增多和超声速飞机的大 图 1.1 噪声的时间特性
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所有加速度计都利用质量-弹簧系统，它的底座或与它 相当的部位被 固定在需要测量振动的点上，压电晶体元件 接受由质量块与底座的相对运动产生的加速度。压电晶体 片经受机械应变时便会产生电荷，利用此特性，在片上放 一质量块，顶部用一弹簧系统将其压住，整个系统装在具 有厚底的金属壳中，如前图所示。当加速度计接收振动 时，质量块在压电片上产生一交变力，由于质量M是常数， 如果应变变化处在压电片线性范围以内，则作用于压电片 的力所产生的电荷与加速度成正比，通过测量电荷大小便 可得到加速度大小，这便是加速度计工作原理。
e）是常用的方法，方便可靠， 但只能测量加速度较小的振动；
d）只适合测量低于1000Hz的 振动，且往往由于手颤的影响，测 量误差较大。
11、、振振动动测测量量传传感感器器
振动测量标准
• 19项有关振动与冲击的国家标准，涉及到有关术语、测量仪器、 测量方法等
振动测量目的
• 测量振级与频谱、寻找振源、研究结构的动态特性 • 研究各种减振理论与方法
二阶系统的频率响应 相频特性
幅频特性
压电加速度计是一个电荷发生器，所发生的电荷与加速度 成比例，因此它不能测量零频率振动，并且其低频响应特性取 决于加速度计电缆和耦合放大器组合等电子设备，为改善低频 响应特性，用高输入阻抗和低输出阻抗的跟随器或电荷放大器。
压电式加速度计的特点是：尺寸小、重量轻、坚固性好， 测量频率范围一般可达1Hz～22KHz，测振动时加速度范围为 0～2000g， 温度范围为-150～+260OC，输出电平为5～ 72mV/g。因此在振动测量中，压电加速度计得到广泛应用。 缺点是低频性能差、阻抗高、测量噪声大，特别是用它测量位 移时经过两次积分后会使信号减弱，噪声和干扰的影响相当大。
机械振动是表示机械系统运动的位移、速度、加速度大小与其 平均值相比，状态随时间而重复交替变化的过程。
按信息与数据的形式分成确定性振动和随机振动两大类。 确定性振动－－可用精确的数学表达式加以描述； 随机振动－－－在任意时刻不能确定变量的大小，但变量的大 小在一定范围内能给出某种概率的振动。
00、、概概述述
a）可测量强振和高频率振动， 是安装加速度计理想的方法；
b）与a相同，只是在需要绝缘 的时候使用。但是这两种方法需要 在被测物体表面穿孔 套丝，较为 复杂，有时因条件不允许而常常受 到限制。在精度要求不高的振动测 量中常使用其它几种方法，但由于 加速度计与振动不是刚性连接，会 导致加速度计安装系统的共振频率 低于加速度自身固有振动频率。
电测法：首先通过传感器将待测的机械振动量（位移、速度、
加速度）变换为电量（电压、电流、电荷）或电参数（电阻、电 容、电感等）的变化，再经过测振仪中的放大电路把所测电信号 放大，由指示部分直接显示出振动的位移、速度、加速度或使用 记录器将其波形记录下来，通过频率分析仪对振动波形进行频谱 分析。
电测法除了灵敏度高，频率范围和动态线性范围宽外，还能 够实现对若干个信号同时测量、记录和信号的再现。在往复式内 燃机的故障诊断中常用的整个测试系统包括：传感器、放大器、 记录仪、数据分析工程测试技术—— 振动与噪声测量
内容
0、概述 1、振动测量传感器 2、常用振动测量仪器 3、动态特性测量系统 4、噪声测量基础 5、噪声测量仪器 6、声功率与声强测量技术
重点:掌握振动、噪声的典型测量方法
00、、概概述述
在机械设备的状态监测和故障诊断技术中，振动监测是最常用 的监测方法。往复式内燃机的许多故障均可通过振动监测来进行诊 断。振动监测与诊断具有快捷、简便、准确和定量等优点，并能实 现在线诊断。 1) 机械振动分类
振动强度——位移、速度和加速度
• 研究振动对机械加工精度的影响时，测量位移幅值大小 • 研究振动功率或振动引起的声辐射时，测量振动的速度 • 研究振动引起的机械损伤时，测量加速度
11、、振振动动测测量量传传感感器器
测量项目 • 位移、速度、加速度之间存在着固定的导数关系 • 位移、速度、加速度测量时有着自己的特殊性
3)加速度计的安装 在不同情况下测量振动，必须准确选择合适的加速度计
安装方法，因为它们对于测量准确度的影响很大。 图示为常用的六种附着安装方法。这六种安装方法是：
图a将加速度计直接用螺栓安装在振动表面上；图b将加速度 计与振动面通过绝缘螺栓或者云母片绝缘相连；图c用蜡膜 粘附；图d手持探棒与振动表面接触；图e通过磁铁与具有铁 磁性质的振动表面磁性相连；图f-g用粘结剂连结。
00、、概概述述
2）振动测试系统 振动测试系统是由能够感知被测振动参量并能将其转换成适当 物理量的传感器，进行放大和显示的测定装置及记录仪、分析仪等 组成。按其工作原理可分为三大类： 机械法：利用纯粹的机械手段感知并检出被测振动位移，利用 机械杠杆和曲柄组成的放大机构将信号放大，然后记录； 光学法：利用光学杠杆原理和光干涉原理经光学放大并记录其 振动波形。光学测振仪精度高，适用频率范围广等优点，但它要求 有一个不动的基座来进行相对测量，现场难保证，适用于试验室和 计量单位作校准；
振动传感器 • 位移传感器 • 速度传感器 • 加速度传感器
11、、振振动动测测量量传传感感器器
¾ 位移传感器结构：电容式、电感式及电涡流式
涡流式位移传感器
• 优点：线性范围大、灵敏度高、频率范围宽、抗干扰能力强、 不受油污等介质影响以及非接触式测量
• 传感器测量范围：±0.5mm ～±10mm