基于层次诊断柴油机降噪措施的评价.docx

基于层次诊断柴油机降噪措施的评价文摘：不同的柴油发动机的降噪措施会因为层次诊断的不同而发生改变。当拥有层次诊断图和层次判断矩阵时。通过评价噪声，降低噪音的主要战略。结果表明，不同频率带的降噪应该采取不同的措施。不同的措施不能简单地添加减噪方法中，因为这涉及到复杂的参数匹配问题。关键词： 柴油机； 层次诊断；减噪；功率谱针对降低柴油机的噪声,一些系统的措施被采用。但是很难确定不同措施的准确性,所以一个正确的评价应该结合层次诊断和1/3的倍频程谱分析从而来确定降噪措施。1.层次分析的概念层次分析法（简称ahp）是一个多属性决策分析工具，用于评估从而决定多个备选方案和标准1-3。层次分析法利用两两比较法和矩阵代数法从而最终确定和衡量一个在最终计算中很重要的标准。这些标准,他们的权重和每个技术的特性将在之后按既定目标将所有技术的竞争力进行排序。用层次分析法来解决问题需要四个步骤。他们分别是将建立层次结构模型，构造成对比较阵，计算权向量并做一致性检验，评价各决策方案的优劣性，并选择最优方案。1.1将决策问题结构化成为层次模型当一个为了解决问题而建立的标准被定量和定性指标所混乱时，或者当一个评估者试图从汇集过的专家意见中辨别出孰轻孰重时，这将是一个很有用的方法。像许多决策分析法一样的，层次分析法的主要步骤包括确定目标，定义标准以及选择方案。层次分析法可用于决定各标准的重要性并且根据这些重要性来评估每个备选方案。当构建一个层次结构时,主要目标的决策分析总是放置在层次树的顶部，为了评估这一目标，那些会直接影响到结果的具体条件，将被在层次树上建立和组织成层。在层次树的底部将列举那些可供选择的方案。以柴油机噪声为例,我们可以将层次树按噪声源的特点分为三个层。最高的层包括大概目录（即 最高层）。这个层次所关注的问题我们可以字母a表示，并且这是噪音来源的顺序。中间层则包括了特定标准。它可以表示为b并且他的内容可以是峰值频率或频率带。树的底部层描述了每个技术的可选择性以及包含了决策的备选方案。它可以用字母c表示且这一层主要包含了所有噪声的来源。中间层与噪声源层之间的关系，可以由在测试点测得的噪声、振动及不同噪声源和噪声信号的数据来确定。1.2构造成对比较阵建立层次结构树之后,接下来的一步是应用层次分析法权重每个标准。这是通过一个系统中各标准的两两间的比较所得出的结果。两两比较法允许分析师专注于只有两个标准,从而将一个复杂的、多目标的问题转化为一系列的双向评估。然后层次分析法利用矩阵代数的基本算法将这些比较的值转换为标准权重，同时检查结果的一致性。这个过程非常简单。从顶部开始，其中元素两两比较哪个重要，重要多少，对重要性程度按1-9赋值（重要性标度值见下表） 1.3计算权向量并做一致性检验随着两两比较的完成,数学评估开始，在评价的第一步是让每个矩阵正常化通过将每列中的值相加，然后再除以在每列所有条目的总数，一旦矩阵标准化，利用一致性的特征值来计算一致性指标，公式如下： n为判断矩阵的阶数。可以用一致性比率（）判断一致性，（）定义为：，其中称为平均随机一致性指标，与矩阵相关，从1，2，9，1/2，1/3，1/9这些数中随机抽取。不同矩阵的取值如表2所示如果的值小于0.1时，符合标准，如果小于0.1则判断矩阵不成立，需要调整成对比较矩阵，直到达到符合条件的一致性为止。1.4 确定总体排序一旦不同水平的本地优先级元素在前一步中得到了概括,他们就是经过分析后所获得最后的最终方案,从而将被用于处理解决最终的重点问题。基于相干功率而构建的层次模型包含了以上的四个主要步骤，但是要确定发动机噪声的来源，需要注意以下的环节：（1） 当构造层次树时，我们需要根据噪声的特点来编写；（2） 当定义标准和选择替代品时,噪音频率的评估点可以被定义为标准；（3） 两两比较应该以振动信号的相干功率谱分析作为依据；（4） 为了得到最终噪声源的优先级，辐射区域应该被重点考虑；2.噪声测量2.1 噪声的测量与分析根据上面的分析，发动机的噪声信号可以最先有实验所获得。噪声的测量将在额定条件下进行。一台麦克风将被放置在离发动机一米处的地方。所获得的声音信号将被捕捉并储存在计算机中，然后通过傅里叶方程，他的声压水平（lp）在下图1中显示。从图1 中我们可以看到：噪声频谱的特性随着频率峰变化不规律。特别是在一些低频率带，峰值要高得多。不同表面的振动光谱是不同的，这与噪音在不同的频率有关。因此，将其噪声频谱调分为一下几个频率带：1）100hz频率带b1，主要包括了前两次发动机在3200转/分时所产生的共振；2）315hz频率带b2，包括了发动机的几个高阶共振；3）630hz频率带b3，包含两个中间频率的峰值频率；4）1600hz频率带b4，主要有一个比较宽的带宽和峰的频率，具有相当高的能量；5）3150hz频率带b5，主要具有宽的带宽，低的声压水平（spl），但是却有着高能量。接下来的步骤是考虑不同的降噪措施所带来的贡献。根据测量数据，主要有以下六种方法：在齿轮罩上使用阻尼胶，将橡胶垫替换，优化提前角的燃料供应，采用涡轮增压技术，改进油底壳的结构，采用扭转减振器。最终选择的结果，是通过将原始噪声信号的频谱与应用在不同技术下的噪声谱进行比较所获得。图2为了不同方法下所获得的声谱。2.2 层次树的发展利用以上所得到的条件，在不同情况下所产生的发动机噪声构成了如图3的层次树。我们将这张纸上的层次树分为3个层次。第一个层次a的重点是噪声源识别的问题，第二个层次b有频率标准组成。树的底部为频率c描述了每个方法的贡献。3. 发动机噪音的层次分析法3.1 制作单级判断矩阵根据之前的分析，每一层中的元素将与同层中的其他元素相比较，依照标准元素按高低顺序从1到9排列。在表3中，假设的成对比较被应用于模型层次结构的第二级元素。这些两两比较的模型的最终目标是：确定发动机的噪声源。第二层中的值应该被视为减少a加权，从这个矩阵中，归一化的五个元素优先级值都是可以被计算的，优先级值正如表3的最后一列所示。用相同的方法，第三层中的数据将与他们在第二层对应的数据两两对比。优先级向量以及每个矩阵中rc的值将在表4-8中显示。因此,通过这种评价步骤,每个元素将与同一层的相关数据按照优先级别排名。(1） 阻尼器胶水（2） 橡胶垫（3） 提前角的燃料供应（4） 涡轮充电技术（5） 油盘（6） 减震器图2不同光谱的降噪措施（正数代表降噪值）表4 成对比较矩阵带b1 表5 成对比较矩阵带b2表6 成对比较矩阵带b3表7 成对比较矩阵带b4表8 成对比较矩阵带b5表9 噪声源识别的优先级矩阵3.2整体优先矩阵通过刚刚的过程中，被选择的方案将会是最有被实现价值的。在这个例子中，最终排列噪声源的结果将在表9中显示。从表9，可以得出一些结论。1） 不同频率带的噪音辐射来自不同的部件，也就是说，不同的组件对于产生噪音起着各不相同因素。2） 皮带b1的噪声主要是从油泵辐射发出的，而二次噪声源是齿轮盖。因此，如果油泵和齿轮的机械噪音可被减小，该带的噪声可被减少。3） 皮带b2的噪声主要是从油底壳辐射发出的，因此，改变油底壳的结构有助于降低噪声的皮带。4） 皮带b3和b4的噪声主要是从阀盖辐射发出的，因此，如果我们可以设计一个新的低噪声阀机制，这些皮带的噪声可以减小。5） 皮带b5的噪声主要是高频燃烧噪声从油底壳辐射发出的。因此，如果激振力和燃烧可以抑制噪音，该皮带的噪声会被压下。6） 如果考虑到组件的面积的话，那么它们的排名顺序可能会发生变化，但无论被考虑与否，薄壁零件仍是主要的噪声来源。因此，降噪的关键点是为了防止辐射噪声的薄壁部件。同时，减少激振源也是降低噪音的主要方法。4 结论到目前为止，准确地梳理复杂的发动机噪音的降噪措施还是一个困难的问题。本文提出了一种利用层次结构评估法从而来降低发动机的噪音。通过排序降噪，我们可以得出一些结论：1） 不同的组件有助于不同地降噪；2） 薄壁零件被发现是主要的噪声源，因此降噪的关键点是抑制这些组件；3）不同措施的降噪能力不能简单地实施，因为这其中还涉及到了参数匹配问题。参考文献1） 萨提 t l. 层次分析法m。纽约：麦格劳 - 希尔，1980。2） 劳伦斯布丹，索尔我盖斯。 在教学层次分析法j。计算机和运筹学，2003,30 （10）： 1487年至1497年。3） 哥顿 b，瓦希尔 e，哈克. 层次分析法:应用和研究m。海德堡:施普林格,1989.4） 萨提 t l. 基本面和优先级的决策理论和层次分析法m。匹兹堡 rws出版社,1994。5） 黄启白。 复杂的噪声源识别和回转式风机中的应用程序的层次诊断方法j.旋转风扇旋转风扇技术，1997,12 （6）： 13-16（中国）。6） 郭金港,沈从文。油加热器的识别噪声源的层次分析的过程j。总线技术部历史学研究， 2001,21（5） ：13-15 （中国）。7） 拉马纳坦r.注意使用层次分析法对环境影响评估j。环境管理杂志， 2001,63 （1 ）：27-35 。8） 卡米尔 m，奥-苏柏西，奥-哈伊。 层次分析法在项目管理中的应用j。国际项目管理杂志，2001,19（ 1） ：19-27 。9） 詹姆斯 温布莱克 ，布赖恩 克莱斯韦克。未来交通的氢燃料系统，：基于情景分析显示层级分析过程使用的应用程序的角度来看j。技术预测和社会的变化， 2003,70 （4）： 359-384