电器产品质检3第三章-家用电器一般通用性能的测试(简).ppt

2020 1 18 1 电器产品质检 2020 1 18 2 本章将介绍家用电器的几个一般通用性能的测试 家用电器的这些性能并不能严格划分在安全性能中 也并不能严格划分在使用性能中 对某些家用电器它们可能是安全性能 而对另一些家用电器则是使用性能 所以我们把它们称作一般通用性能而另列一章介绍 第三章家用电器一般通用性能的测试 2020 1 18 3 功耗是家用电器的综合经济指标之一 可以这样说 某种家用电器能否取得广泛的市场 是否适合一个国家的国情 将主要取决于该种电器能耗的大小 因此功率测试是家用电器的必测项目 在电热器具 电动器具和制冷器具测试中 温度和由温度的变化来体现的温升是经常要测试的物理量 温度测量的方法是多种多样的 本章将介绍在家用电器测试中经常采用的测温方法 家用电器噪声的大小对使用者来说是极为关注的 同时也是一项重要指标 本章再对噪声测试的一般原理 方法和家用电器噪声测试的特殊问题进行讨论 第三章家用电器一般通用性能的测试 2020 1 18 4 本章内容 第一节家用电器输入功率的测量第二节温度温升的测量第三节家用电器噪声测试 要点 第三章家用电器一般通用性能的测试 掌握功率测量的方法掌握家用电器测试中常用的测温及温升方法掌握噪声测试技术 2020 1 18 5 第三章家用电器一般通用性能的测试 第一节家用电器输入功率的测量一 家用电器输入功率基本测试方法电功率测量 其方法是多样灵活的 如 测直流功率的方法有电流表 电压表法 功率表法 直流电位差计法及数字功率表法等 测单相交流功率的方法有功率表法 交流电位差计法 热电比较仪表法和数字功率计法等 绝大多数家用电器使用的是单相工频交流电 最方便实用的功率测量方法就是电动系功率表法 侧重于考虑几种家用电器功率测量的特殊要求 2020 1 18 6 第三章家用电器一般通用性能的测试 一 洗衣机消耗功率测定由于洗衣机有几种不同的工作状态 因此各种状态下的功耗测定略有不同 1 洗涤消耗功率测定洗涤消耗功率是指用标准电度表和计时表测定出的洗衣机在额定洗涤状态下完成一个标准洗涤程序 定时器为满量程 的平均输入功率 测试时有以下问题 1 普通型洗衣机在测试过程中 应扣除洗衣机电机的停止时间 2 半自动和全自动洗衣机的平均输入功率 是指一个标准洗涤程序内总的耗电量与用电时间之比 2020 1 18 7 第三章家用电器一般通用性能的测试 当计时表选用秒表时 测量电路的接线如图所示 2020 1 18 8 第三章家用电器一般通用性能的测试 图中电流继电器的线圈和洗衣机电路串联后接入电源 电流继电器的常开触点控制电秒表的走时 这样便自动扣除了电机停转的时间 电度表的读数与电秒表的读数之比就是平均输入功率 2 脱水消耗功率测定洗衣机在额定脱水状态下 将额定脱水容量的洗涤物浸渍1min以上 然后放入脱水桶中脱水 待脱水状态达到稳定时 用功率表测定此时的输入功率 即为脱水消耗功率 2020 1 18 9 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 电冰箱输入功率测定很显然 电冰箱在不同的使用环境温度下将有不同耗电量 因此电冰箱的耗电和功率应在特定的环境条件下测定 测定时箱内不应有冷冻负荷 具体要求为 环境温度为 32 1 相对湿度为70 80 使压缩机连续运行 待箱内温度达到大致稳定后 冷藏室温度下降每小时小于1 用功率表测定输入功率 2020 1 18 10 第三章家用电器一般通用性能的测试 三 电风扇输入总功率的测定输入总功率是指电风扇驱动电动机及其所有耗电的用电器件 在额定电压和正常工作温度下的输入功率的总和 测量时使电风扇在额定电压和频率下运转 把调速器置于最高转速档位置 台扇 壁扇等的电动机轴线成水平 如有摇头机构时 则处于工作状态下 其电动机及所有可拆开的用电器件均处于工作状态 至少运转0 5h后 再测量电风扇的输入总功率 2020 1 18 11 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 输入功率的数字测量应用功率转换器与数字电压表配用就能实现功率的数字测量 功率转换器就是一全电子乘法器 其特点是它的输出电压的大小正比于它的两个输入电压的数值的乘积 如果使一个输入电压正比于负载电压的大小 而另一个输入电压正比于负载电流的大小 则电子乘法器的输出电压 正比于负载所消耗的功率 用数字电压表测量这个电压就可以确定被测功率 如果将这个数字电压表的显示按功率直接标定 也就构成了数字功率表 2020 1 18 12 第三章家用电器一般通用性能的测试 功率转换器中转换精度高 应用最为广泛的是时间分割乘法器 主要部分就是一个基于电压时间变换原理的脉冲宽度调制器 一 脉冲调宽器原理脉冲调宽电路原理框图和工作波形图 2020 1 18 13 第三章家用电器一般通用性能的测试 运算放大器与电阻RI R2 R3以及电容C一起组成一积分加法器 被测直流电压Ux 方波节拍电压 E和基准电压 Un或 Un 都加于积分加法器的输入端 积分加法器的输出电压Usc加在比较器上 与零电平进行比较 当Usc 0时 比较器的输出使电子开关K接至 Un 当Usc 0时 K接入 Un 随着被测直流电压Ux大小的不同 则基准电压Un被正向接入 Un的时间Tl和负向接入 Un的时间T2就不同 当 Ux愈大 则 Un接入的时间T2就愈长 而T2 TI就可以表征被测电压Ux的大小 从而实现了电压时间的变换 2020 1 18 14 第三章家用电器一般通用性能的测试 当电路处于稳定状态时 每一个周期内积分电容C的充电量应等于放电量 考虑到方波节拍电压 E在一个周期中是正 负半波对称的 其平均值为零 所以在电量平衡方程式中可以不考虑 E的作用 这样就可写出电量平衡方程式为 2020 1 18 15 第三章家用电器一般通用性能的测试 上式中的T2 Tl正好是方波节拍电压 E的周期T 即T T2 T1 这样 整个电路工作的重复周期就取决于方波节拍电压的周期 对一定的线路来说 T Un R1和R2都是事先设计好的确定值 因此Un就与 T2一T1 成正比 脉冲调宽的实质就是通过积分器内电量平衡的作用把节拍电压 E所提供的周期T的时间分割为T1和T2两部分 而使两者的差值 T2一T1 与被测电压Un成正比 2020 1 18 16 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 时间分割乘法器原理时间分割乘法器的构成如图所示 图中脉宽调制部分等同于上图中的脉冲调宽电路 K2也是由脉宽调制电路中的比较器的输出控制的 2020 1 18 17 第三章家用电器一般通用性能的测试 图中的另外一部分是幅度调制部分 A2 R4和R5共同组成一个反相器的输入电压是 Uy 输出电压是 Uy 由于电子开关K2也同样受比较器输出的控制 因此K2和Kl是一组联动开关 一个周期中 K2接至 Uy的时间就是T1 而接至 Uy的时间是T2 其低通滤波器的输出电压Usc就是 Uy在周期T内的平均值 故 式中K R2 R1Un 2020 1 18 18 第三章家用电器一般通用性能的测试 从上式可以看出 时间分割乘法器的输出电压Usc正比于两个输入电压Ux与Uy 若使Ux从被测电压用分压器取得 而Uy从被测电流用标准电阻变换成电压取得 显然 Usc就可以代表被测电路的功率 从而完成了功率电压的转换 只要节拍电压的频率足够高 时间分割乘法器也同样能用于交流电路 所以这种类型的数字功率表也可测量交流功率 2020 1 18 19 第三章家用电器一般通用性能的测试 三 计算机式数字功率计一般电子式数字功率计采用时间分割乘法器的原理 把交流电压和交流电流的乘积 即功率 转换成与它们成正比的直流电压 然后对这个直流电压进行测量 时间分割乘法器的主要缺点是在全功率因数范围内很难保证它的线性度 家用电器输入功率的通用表达式为 其中 T为交流电压和电流的周期 2020 1 18 20 第三章家用电器一般通用性能的测试 如果用计算机在T内对u t i t 进行足够多次 如N次 的采样 则计算机可算出输入功率为 式中N T时间内的采样次数 uk ik 分别为电压 电流和第K次采样值 上式的计算可以看出 输入功率的求解过程与功率因数无关 因此就保证了仪器测量功率的功率因数由0 1 2020 1 18 21 第三章家用电器一般通用性能的测试 第二节温度温升的测量一 家用电器测试中常用的测温方法冰箱的温度特性 电机绕组的发热和电热器具的加热性能等家电测试项目的进行都离不开温度测量 事实上温度是家用电器测试中除电气参数外最常检测的物理量 温度测量方法是多种多样的 在家用电器测试中经常使用的测温方法有三种 热电偶热电阻测温热敏电阻测温集成温度传感器测温 2020 1 18 22 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 温升测试在家用电器测试中 温升有两方面的含义 一方面是指电热器具和制冷器具的升温和降温特性 另一方面则是指非功能性发热的器具及其部件在工作过程中的发热情况 前者反映的是器具的使用性能 而后者反映的是器具的安全性能 在这里所讨论的温升是指后者 并且以单相驱动微电机的线圈温升测试为主要研究对象 电机中的绝缘结构材料有一个使用温度的限制极限 超过这个使用极限 绝缘材料将加速老化从而使电机使用寿命缩短 严重时还可能烧毁电机 为了保证电机正常运行 必须进行温升试验 考查电机在额定工作条件下运行时 其绕组的温度升高变化的情况 2020 1 18 23 第三章家用电器一般通用性能的测试 一 温升试验中的几种测沮方法国家标准中规定的测量电机绕组 铁心以及其它部位温度的基本方法有三种 即温度计法 电阻法和埋置检温计法 其中埋置检温计法用于大电机测温 这里不作介绍 1 温度计法这是一种最简便的直接测量温度的方法 在电机试验中经常使用的温度计有酒精温度计 半导体温度计和非埋置的热电偶或电阻温度计 用温度计法所测得的温度为被测点的表面温度 测量时应将温度计的感温部分紧贴在被测点的表面 从被测点到感温元件之间的热传导应尽可能良好 2020 1 18 24 第三章家用电器一般通用性能的测试 2 电阻法如前所述 金属导线的电阻随着温度的升高也相应地增加 在一定的温度范围内 其电阻值与温度之间存在一定的函数关系 应用这原理 可以通过测量绕组的电阻值来确定其温度 称为电阻法测温 用该法测得的结果是整绕组的平均温度 对于用铜导线做成的电机绕组 当温度在 50 150 范围内 电阻值与温度之间 R2 R1 235 t2 235 t1 式中Rl和R2分别代表温度为tl 和t2 时绕组的直流电阻值 2020 1 18 25 第三章家用电器一般通用性能的测试 在电机未接电源之前 先测量绕组的冷态直流电阻值R1 并记录测R1时的室温tl 当电机运行一段时间后 再测量绕组的热态直流电阻R2 最后便可求得绕组运行时的温度t2 若要求绕组的温升 t 将t2减去试验结束时冷却介质的温度t0即可 即 2020 1 18 26 第三章家用电器一般通用性能的测试 若要求准确地测定电机的稳定温升 则必须测得绕组的热态电阻 其方法有两种 断电停机测量带电测量断电停机测电阻必须保证从切断电源到测出电阻之间的时间间隔不超过 国家标准规定的 20s 否则就需用外推法 所谓外推法 是指当电动机运行到稳定温升时 即在30min内机壳表面的温度变化不大于0 5 时 将电动机从电源断开 并迅速将绕组的电阻变化测定下来 将测得的数据画成曲线 并将曲线往后延伸到时间的起始点 电机断电的那个时刻 找到电机断电时刻的绕组电阻值R2 便可算出温升 2020 1 18 27 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 电机绕组的带电测沮带电测温的基本方法是将一个较小的直流测试电流叠加于绕组的交流负载电流上 从而实现不中断运行而测量绕组的电阻 所以带电测温又称叠加法测温 如图为带电测温原理电路 当被测电机绕组中串入一个电容C时 绕组回路的阻抗可用下式表示 2020 1 18 28 第三章家用电器一般通用性能的测试 如果XL XC 则ZX RX 此时电流达到最大值 电路的谐振角频率为 只要调整电容C 就可以达到串联谐振 在电桥比较臂回路和直流回路中分别串入扼流圈L1和L2 起限流作用 用检流计G来测量 加上滤波器Z的目的是消除残余交流电流对直流检流计的影响 当电桥处于平衡时 检流计指零 并有如下关系式 这样便在电机工作状态下测得了绕组的电阻 从而可以换算出绕组的温度 2020 1 18 29 第三章家用电器一般通用性能的测试 三 红外线测温仪进行非接触测温 1 红外测温仪工作原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量 物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 与它的表面温度有着十分密切的关系 因此 通过对物体自身辐射的红外能量的测量 便能准确地测定它的表面温度 这就是红外辐射测温所依据的客观基础 2020 1 18 30 第三章家用电器一般通用性能的测试 4 使用红外测温仪的好处便捷红外测温仪可快速提供温度测量 在用热偶读取一个渗漏连接点的时间内 用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度 另外由于红外测温仪坚实 轻巧 在工厂巡视和日常检验工作时都可携带 精确红外测温仪通常精度都是1 以内 这种性能在做预防性维护时特别重要 如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时 可快速探测操作温度的微小变化 在其萌芽之时就可将问题解决 减少因设备故障造成的开支和维修的范围 安全红外测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度 可以在仪器允许的范围内读取目标温度 非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行 精确测量就象在手边测量一样容易 2020 1 18 31 第三章家用电器一般通用性能的测试 5 应用 测量电器设备非接触红外线测温仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度 使其成为电器设备维修操作中不可缺少的工具 电动机 为了保持电动机的寿命期 检查供电连接线和电路断路器 或者保险丝 温度是否一致 电动机轴承 检查发热点 在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换 电动机线圈绝缘层 通过测量电动机线圈绝缘层的温度 延长它的寿命 各相之间的测量 检查感应电动机 大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同 变压器 空冷器件的绕组可直接用红外测温仪测量以查验过高的温度 任何热点都表明变压器绕组的损坏 2020 1 18 32 第三章家用电器一般通用性能的测试 在轧钢过程中 钢坯的轧制温度是关键的工艺参数 钢坯温度控制的好坏 将直接影响产品的质量 在轧钢工艺中 钢坯温度传统的控制方法是用热电偶测量加热炉内温度的办法间接控制 由于热电偶测得的是炉内腔体的温度 而不是钢坯的真实温度 加上炉内状况的变化 其内部的温度分布也存在着一定的离散性 故热电偶测得的温度并不能代表每一根钢坯的实际温度 而钢坯一出炉 温度就通常用肉眼根据其发红的颜色来估计 无法定量地检测出每根钢坯的实际温度 根据轧钢的工艺特点 在红外测温仪上 专门增设了轧钢测量功能 不但能较正确地测量出每根钢坯的实际温度 还可以对钢坯的根数进行计数 测温仪的应用 2020 1 18 33 第三章家用电器一般通用性能的测试 第三节家用电器噪声测试噪声是一种声音 实际上它并不具有特殊的声学上的意义或特征 所谓噪声往往是从生理学的意义上来说的 凡是使人感到烦躁 厌恶的声音都可称为噪声 即使是交响乐 对于需要睡眠的人来讲 也可以认为是噪声 噪声严重影响人们的正常生活和工作 也影响建筑物和仪器的使用寿命 因而噪声也是一种环境公害 家用电器的普及给人们的生活带来了方便 但由于家用电器用于家庭生活环境中 它所产生的噪声也给人们的生活带来了烦恼 对于用户来讲 对家用电器噪声大小也是极关注的 因此 包括我国在内的世界各工业化国家对家用电器的噪声性能都制定了严格的标准 从而使噪声测试成为家用电器产品检验的一项重要工作 2020 1 18 34 第三章家用电器一般通用性能的测试 噪声测量工作是噪声控制工作的一个重要组成部分 只有将测得的噪声数据及频谱成分进行分析 综合 才能根据实际情况采取相应的措施来控制 因为噪声是机械振动在弹性介质中传播的波 频率范围在20Hz 20kHz的声音作用于人耳时方能产生听觉 这频率范围内的声音称为可听声频率低于20Hz的声音称为次声高于20kHz的声音称为超声人的听觉系统感受不到次声和超声 但这并不意味着这两种声音对人体无害 所以研究噪声实际上是研究人耳能感觉到的可听声 2020 1 18 35 第三章家用电器一般通用性能的测试 一 噪声的基本量度噪声测量的目的在于评价噪声 对噪声的评价分为客观评价和主观评价所谓客观评价就是要确定声源所辐射的噪声的大小和性质 即对噪声的物理特征进行评价和估计噪声的客观评价参数有声压 声压级 声强 声强级 声功率和声功率级对噪声的主观评价就是评价和估计噪声对人体的影响 也即评价人对噪声的主观感受 常用响度和响度级来评价 2020 1 18 36 第三章家用电器一般通用性能的测试 一 客观评价噪声的物理量1 声压和声压级 1 声压 声音在传播过程中使空气密度时而变密 压强增高 时而变疏 压强降低 空气中没有声波扰动时的大气压强称静压强 当有声音传播时 大气压强与静压强就产生了差别 这个压强称为声压 用p表示 2020 1 18 37 第三章家用电器一般通用性能的测试 声波的特点使得声压也是波动的 所谓声压是指这个波动声压的有效值 声压的单位为帕 Pa lPa 1N m2 声音强弱变化的范围很大 一般谈话的声压是2 10 2 7 10 2pa 汽车 摩托车行驶产生的声压为0 2 1Pa 喷气式飞机发动机的声压则高达几百帕 可引起鼓膜损伤 将正常人耳刚刚能听到的1000Hz的声音的声压称为听阈声压 其大小为2 10 5Pa 将能使人耳产生疼痛感觉的1000Hz的声音的声压称为痛阈声压 其值为20Pa 从听阈到痛阈 声压的绝对值相差100万倍 强弱很不方便 实验表明 人耳的听觉 对声音强弱的感觉 刚好是和声压值呈对数关系 而不是线性关系 所以噪声测量中常以声压级作计量单位 2020 1 18 38 第三章家用电器一般通用性能的测试 2 声压级 一个声音的声压级Lp 等于这个声音的声压和基准声压比值的常用对数的20倍 单位是分贝 dB 即 式中p 声音的声压 po 基准声压 在空气中定为2 10 5pa 是频率为1000Hz声音的听阈声压 引入声压级的概念后 就可以把听阈到痛阈的声压的绝对值的数百万倍的变化范围改变为0 120dB的变化范围了 2020 1 18 39 第三章家用电器一般通用性能的测试 2 声强和声强级声波具有一定的能量 不仅可以用声压和声压级来表示声音的强弱 也可用能量的大小来表征声波的强弱 即用声强和声功率来表示 1 声强 在声场中 单位时间内 在垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的能量 用I表示 单位为W m2 一般人的听阈声强到痛阈声强的范围大约为10 12W m2 1W m2 这么大的范围也不便于用线性尺度来度量 因而也同样引入声强级来描述声波的强度 2 声强级 声音的实际声强I和基准声强之比的常用对数的10倍称为声强级 用LI表示 即 式中I0 基准声强 基准声压对应的声强 其大小为10 12W m2 2020 1 18 40 第三章家用电器一般通用性能的测试 3 声功率和声功率级 1 声功率 声源在单位时间内辐射出的能量 用W表示 单位为W 声功率常用声功率级描述 2 声功率级 声音的实际声功率和基准声功率之比的常用对数的10倍称为声功率级 用LW表示 即 式中W0 基准声功率 W0 10 12W 2020 1 18 41 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 噪声的频谱声音有宽广的频率范围 频率低时 声音低沉 频率高时 声音尖锐 在噪声测量中 为进一步分析 研究的需要 不仅要测量噪声的声压级 还要研究总噪声中各种频率的噪声分布状况 以寻找产生噪声的根源 提出控制噪声的方法 以频率为横坐标 以测得的声压级 或声强级 声功率级 为纵坐标 绘出噪声的测量图形 称为噪声的频谱图 可听声的频率范围是20 20000Hz 范围较宽 若每个频率都要测声压级 则工作量相当大 为了简化测量 将这个宽阔的音频范围划分成几个小的频率段 这就是通常所说的频带频程 在噪声测量中常用的是倍频程和l 3倍频程 一般可把可听声的频率范围划分成十个倍频程 见下表 2020 1 18 42 第三章家用电器一般通用性能的测试 倍频程频率范围 横坐标的各频率点为各频程的中心频率每个倍频程段对应的中心频率见上表 2020 1 18 43 第三章家用电器一般通用性能的测试 1 3频程中心频率和频率范围 用声级计和倍频程滤波器测出每频段中心频率的声级值 再将各中心频率对应各点声压级值连起来 就得出被测噪声的倍频谱图 2020 1 18 44 第三章家用电器一般通用性能的测试 三 噪声的主观评价人对声波的感觉是以听觉系统为传感器 由脑神经作最后评价 实验表明 人对声音强弱的主观感觉 不仅与声压有关 而且还与声音的频率有关 声压级虽然相同 而频率不同的声音听起来的感觉是不同的 因此 就人的主观感觉而言 声音的声压级不足以既与声压级有关 与频率有关的 响度级 来评价人对噪声的主观感受 2020 1 18 45 第三章家用电器一般通用性能的测试 1 响度级判断某个声音的响亮程度 最简单的方法是把它同另外一个标准声音加以比较 国际标准化组织 ISO 1936年决定采用1000Hz纯音作为标准参考纯音 所谓纯音就是单一频率的声音 调节1000Hz纯音的声压级 使它和所研究的声音听起来一样响 则这时1000Hz纯音的声压级的值就是所研究声音的响度级 单位是方 phon 例如某噪声听起来与声压级为85dB 频率为1000Hz的纯音一样响 则此噪声的响度级就是85phon 显然 响度级将声压级和频率用一个单位统一起来 作为评价噪声对人的影响的指标 2020 1 18 46 第三章家用电器一般通用性能的测试 2 等响曲线利用与标准声压级比较的方法 可以得到整个可听频率范围内的纯音的响度级 即等响曲线 如图 从中可以看出 凡是在同一条曲线上的各点 虽然它们代表着不同的频率和声压级 但却有着共同的响度级 因此称为等响曲线 每条等响曲线所代表的响度级 phon 的大小是由该曲线在1000Hz时的声压级 dB 值决定的 2020 1 18 47 第三章家用电器一般通用性能的测试 2020 1 18 48 第三章家用电器一般通用性能的测试 曲线中最下方的一条是正常人听觉可以听到的最轻微声 称为听阈曲线 最上面一条曲线具有很刺耳的响度 称为痛阈曲线 等响曲线反映了人耳对各种频率声音的敏感程度 从等响曲线上可以看出 人的听觉最敏感的是高频音 特别是频率范围在2000 5000Hz的声音 对低频声音不敏感 例如4000Hz的声音 其声压级在8dB时就能听到 而500Hz的声音在16dB时才能听到 由此可见 人耳对低频反应不敏锐 在噪声控制中 首先应将高频音的声压级降低 2020 1 18 49 第三章家用电器一般通用性能的测试 3 响度响度级虽然定量地确定了响度感觉与声音频率和强度的关系 但不能定量地确定一个声音比另一个声音响多少 为了确定响度关系 引出了响度N的概念 其单位为宋 son 并规定声压级为40dB的1000Hz纯音的响度为1son 以后响度级每增加10phon 响度增加一倍 例如50phon为2son 60phon为4son 显然 响度与响度级之间有如下关系 2020 1 18 50 第三章家用电器一般通用性能的测试 四 声级的相加 相减及求平均值在噪声测量中 常常会遇到几个噪声的声级相加 相减及求平均值的问题 根据前述的声压级 声强级的定义 显然不能用简单的算术运算方法将它们的值直接做加 减运算 而必须通过声压或声强来进行运算 由此求得相应的计算方法 1 声级相加现已知n个声压pi i 1 2 n 的声压级为Lpi 求总声压级LP 由前所述的声压的定义 可以得到总声压p为 2020 1 18 51 第三章家用电器一般通用性能的测试 同理可得声强级相加的计算公式 总声强级为 2020 1 18 52 第三章家用电器一般通用性能的测试 2 声级相减在家用电器噪声测试中常要从总声级中减去环境噪声的声级 从而求得被测家用电器产品本身的噪声声级 这时就要进行声级相减的计算 设pt Lpt分别为总声压和总声压级 pi Lpi分别为背景声压和背景声压级 ps Lps分别为从总声压级中去除背景声压级后的声压和声压级 则 2020 1 18 53 第三章家用电器一般通用性能的测试 3 声级的平均值运算有时要求在同一测试点或不同的几个点重复做几次测量后求声压级的平均值 计算公式如下 2020 1 18 54 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 噪声测量仪器的基本原理为了研究和控制噪声 必须对噪声进行测试和分析 一套噪声测试仪器包括传声器 声级计和倍频程滤波器 一般将这三部分合称为声级计 这里主要介绍声级计的原理 声级计是噪声测量中最常用的基本仪器 它可以单独用来测量声级 也可以与其它仪器配合对噪声进行频谱分析等 声级计一般分为普通声级计和精密声级 它们是由传声器 衰减器 放大器 频率计权网络 有效值检波以及电表指示等部分所组成 其原理框图如图所示 2020 1 18 55 第三章家用电器一般通用性能的测试 被测噪声的声压信号经过传声器转换成电信号 由放大器放大后 再经过频率计权网络以及两级衰减和放大 最后通过有效值检波及表头指示读出被测噪声的分贝值 衰减器分为三组嵌入各级放大器是为了使各级放大器在最大信号输入时 能得到近似相同的动态范围 若要对噪声进行频谱分析 可接入倍频程滤波器或任何输入及输出阻抗值符合仪器技术要求的各种倍频程或l 3倍频程滤波器通过输入输出插孔接入 当要求对测量结果进行自动记录时 可将电平记录仪接到声级计的输出端 2020 1 18 56 第三章家用电器一般通用性能的测试 一 传声器传声器是将声压信号转换成电信号的声电转换器件 声级计的频率响应 灵敏度 测量准确度以及测量范围等均主要取决于传声器的性能 噪声测量中常用的传声器有动圈式 压电式和电容式三种 1 动圈式传声器2 压电式传声器3 电容式传声器 2020 1 18 57 第三章家用电器一般通用性能的测试 1 动圈式传声器在动圈式传声器中有一个线圈与隔膜连接 声压作用于传声器的隔膜 使线圈在磁场中运动 从而产生电信号 这种传声器的固有噪声低 能在高温或低温环境中工作 有比较低的阻抗 可用长电缆与读出仪器相连接 但这种传声器的灵敏度较低 频率响应不够平直 不宜于在有磁场的设备附近使用 一般用于普通声级计中 2020 1 18 58 第三章家用电器一般通用性能的测试 2 压电式传声器压电式传声器是利用晶体受压时产生表面电荷这一压电效应来实现声电能量转换的 也称为晶体传声器 它具有结构简单 可靠 价廉及灵敏度高等优点 但它不耐高温和低温 只能在0 45 的环境中使用 此外 它的低频响应较差 2020 1 18 59 第三章家用电器一般通用性能的测试 3 电容式传声器电容式传声器是目前比较理想的一种传声器 膜片与后极板间形成一个平板电容器 当声压作用于膜片 使其在平衡位置两侧振动 于是膜片与后极板之间的距离发生变化 电容量也随之改变 从而将声压转换成电信号输出 电容传声器的金属零件大多用镍制作 绝缘体则用石英材料 电容传声器的主要优点是体积小 动态范围宽 在20 20000Hz的频率范围内响应特性平坦 灵敏度高且具有长期的稳定性 但它的输出阻抗高 需经过前置放大器进行阻抗变换后再和测量放大器连接 电容式传声器的价格较贵 多用于精密声级计中 2020 1 18 60 第三章家用电器一般通用性能的测试 二 频率计权网络声级计的输入信号是被测噪声引起的声压变化 但它的输出信号却分为两部分 其中一部分是声压级另一部分输出是反映人对噪声感觉的响度级由于噪声往往是由频率不同的各纯音复合而成 并具有连续的频谱 假定噪声的响度级是由各纯音的响度级相加而成 各纯音的响度是从等响曲线上查得 则对于频谱连续的噪声 需要按等响曲线对频率计权 为此设置了A B C三种计权网络 这三种网络实际上是三套滤波器 滤波器的设计模拟人耳对声音的感觉 对人耳敏感的频域将加以突出 对人耳不敏感的频域则加以衰减 经过这样的处理后 仪器的输出特性与人耳对声音的感觉特性相似 2020 1 18 61 第三章家用电器一般通用性能的测试 三种计权网络的频率特性曲线 2020 1 18 62 第三章家用电器一般通用性能的测试 C网络是模拟人耳对100phon纯音的响应 它在整个可听单频范围内有近乎平坦的特性 让各频率的声音以近乎同样的衰减程度通过 因此 它可以反映噪声的总声压级 B网络是模拟人耳对70phon纯音的响应设计的 当接收的音频信号通过时 低频段 500Hz以下 有较大的衰减 A网络是模拟人耳对40phon纯音的响应设计的 它较好地反映了人耳对低频段不敏感 对频率为2000 5000Hz的高频音敏感的特性 A网络不是使各种频率的声音都以同样的衰减程度通过 而是使低频段声音衰减 将其输出称为A声级 LA 其分贝数称为dB A 同样 将B C网络的输出分别称为B声级 LB 和C声级 Lc 它们的分贝数分别称为dB B 和dB C A声级与人耳的特性接近 因而在噪声测量中得到了广泛应用 2020 1 18 63 第三章家用电器一般通用性能的测试 三 声功率级的测量声级计测得的是噪声的声压级 而声压级的测量与被测噪声源的周围环境密切相关 当测量环境变化时 测得的声压级也随之而变 声功率是一个基本量 它是发声