汽车水泵噪声振动测试方案例子

合肥XX汽车水泵噪声测试系统

技术方案（删减后公开稿）N0.TYH170405D-02用户方：合肥XX汽车部件有限公司设计方：苏州太阳花感知技术有限公司二o一七年四月六日合肥XX汽车水泵噪声振动测试系统技术方案N0.TYH170405D-021、测试系统名称：汽车水泵噪声振动测试系统测试目的：半消声室需要有足够大的空间尺寸和足够低的噪声底限，汽车水泵测试台架测试头布置在半消声室内，依据GB/T17483、GB/T6882、GB/T6882、ISO3744等标准，测试水泵在指定的稳定速度下的声压级、声功率级和噪声功率谱。振动测试在监视水泵泵体振动、水泵和测试台架部件的固有频率试验、寻找噪声源位置或其他与振动有关试验时使用。内容：噪声振动测试系统主要包含传感器、动态信号采集器、噪声振动分析软件等组件。根据适用测试标准（主要是ISO3744），对半消声室和水泵测试台架的制造提出要求，提供噪声振动测试的具体方案。在用户指定的试验间内安装、调试噪声振动测试系统，合格后交付客户使用。提供的服务包括：设计、制造、运输、调整、安装、发货、试验验收、试运转调整、交付和培训。GB/TGB/TGB/TGB/T3947:199617483GB/TGB/TGB/TGB/T3947:199617483:19986881.1:20026881.3:2002用混响测试室法GB/T6882:2008GB/T3767:1996GB/T3768:1996GB/T8098:1999IEC61672-1:2002声学名词术语液压泵空气传声噪声测定规范声学声压法测定噪声源声功率级混响室精密法声学声压法测定噪声源声功率级混响场中小型可移动声源工程法第2部分：专声学声压法测定噪声源声功率级消声室和半消声精密法声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方近似自由场的工程法声学反射面上方采用包络测量表面的简易法泵的噪声测量与评价方法电声、声级计、第1部分：技术要求水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司乘用车普通动力转向油泵试验规范Q/SQR.04.272-2006奇瑞汽车有限公司企业标准ISO3740：2000Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelsofnoisesources-GuidelinesfortheuseofbasicstandardsISO3744:2010Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelsandsoundenergylevelsofnoisesourcesusingsoundpressure-EngineeringmethodsforanessentiallyfreefieldoverareflectingplaneISO3745:2003Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelsofnoisesourcesusingsoundpressure-Precisionmethodsforanechoicandhemi-anechoicroomISO3747:2011Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelsandsoundenergylevelsofnoisesourcesusingsoundpressure-Engineering/surveymethodsforuseinsituinareverberantenvironment其中，ISO3740是声功率测试测试方法的综述和总则，它把噪声声功率测量方法分为精密级、工程级和简易级，并对测试场地提出具体分类和要求，不同的测试方法和测试环境对应ISO3744、ISO3745、ISO3747等国际标准。客户要求在半消声室中测试，客户选用工程级方法，应用的主要就是止。3744标准，这个标准是我们最主要的依据。另外，测点高规定应用参考了GB/T8098:泵的轴线距反射面（地面）的高度为泵的中心高，当泵的中心高小于或等于1m时，测点高规定山。当泵的中心高大于1m时，测点高与中心高相同。试验环境部分传感器的布置参考ISO3745。IEC61672取消和替代IEC60651和IEC60804,我们对于噪声声级计和倍频程第1页共7页

的分析参照这个标准。本文所用国标和ISO标准的对应关系：国标GB/T3767和国际标准ISO3744内容和几乎要求是一样的,国标等价采用了ISO标准；国标GB/T6882和国际标准ISO3745内容和要求是几乎一样，国标等价采用了ISO标准。半消声室地面控制阀，流量计、压力等测量，水箱进出水管半消声室电机噪声屏蔽罩匚P匚Y半消声室地面控制阀，流量计、压力等测量，水箱进出水管半消声室电机噪声屏蔽罩匚P匚Y图1水泵测试系统总体结构.基本技术方案试验总体结构根据《水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司》，选用工程级（根据第2页共7页

止03740：2000标准规定产品噪声声功率测量分为精密级、工程级和简易级）半消声室试验室。温度要求：测试时的空气温度范围是15℃-30c（因为具有不同噪声产生机理的噪声源，是为了保证偏差小于0.2dB）。湿度要求：在空气温度15℃-30℃,湿度的最大修正量近似为0.04dB,可以忽略不计。半消音室内布置水泵运转台架、转动装置和进出水管路，室外有水泵的运转控制设备、水箱等。水泵工作噪声测试需要在一定的进出口压力、流量、温度、转速下进行。测试时，水泵的安装条件应与发动机应用环境保持一致。半消声室具有一定高度的底架支座，距地面约50-100cm,传动轴从半消声地板面下穿过，通过皮带轮驱动水泵，转速可以通过控制台设定。进出水管从地板穿出和测试台架的测试管路相连，控制台可以通过控制阀控制和测量压力、流量等试验参数。动力线和信号线均从半消声室地板穿入，两线从不同的地板孔穿出，要有隔离和接地措施。如果电机的噪声较大，可以用消声材料为电机做一下包覆，以免电机噪声从板消声室地板传入。噪声试验台架应包括水泵及其安装夹具、满足转速需要的电机驱动系统及其安装夹具、电机水泵连接机构，以及能改变内部压力值以模拟不同系统压力和水泵进出口压力的冷却液储液箱、冷却液加热/制冷装置、带流量计和可变流量控制阀的管路系统等。设计隔声罩以屏蔽电机、皮带轮、联轴器等传动结构噪声；对电机夹具系统和水泵夹具系统分别进行减振、隔声处理。传感器位置根据《水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司》，测试点高规定如下：泵的轴线距反射面（地面）的高度为泵的中心高，当泵的中心高小于或等于1m时，测点高规定山。当泵的中心高大于1m时，测点高与中心高相同（参考GB/T8098-1999）水泵噪声测试传声器位置按GB3767（止03744）标准布置，采用标准的平行六面体测量表面。根据水泵噪声试验台实际状态，测量表面传声器位置按GB3767（止03744）标准附录中C7的所示布置。《水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司》认为在恒定转速时，水泵的声源为稳定噪声声源，且辐射成对称性，可以将C7测量表面传声器布置减少为4个，4个测点（P1、P2、P3、P4）布置如图3.顶视图侧视图顶视图图2水泵测试台架噪声测试点布置第3页共7页水泵噪声的测定测试时，4个测点距水泵50cm,水泵到半消声室墙壁的距离大于1.5m,水泵的安装条件必须与应用于发动机时的状态保持一致，皮带张紧力和水管的连接保持与发动机上的状态一致，皮带张紧力和水管的连接保持与发动机上一致，水泵性能参数与设计点性能参数保持一致，其中流量偏差允许在设计点流量偏差士10%条件下确定，驱动电机转速取发动机转速。将稳态下各位置测点的声压数据按照ISO3744标准进行数据处理，获得水泵在各测试条件下的总声压级、测试表面的总功率级和声功率谱。在试验之前，先使泵充分运行，以便排除系统中的空气。然后调至需要测试的工况，并使运行参数稳定在士2%范围内(参考GB/T17483-1998).测试工况测试过程，以发动机的稳定转速分成不同工况。测定泵各转速的噪声值(采用TYH801软件Overall总级值分析)，测量时间＞10S(参考GB/T17483-1998),读取各转速噪声平均值(一般取5点求平均值)。选取转速根据所匹配发动机转速范围及水泵与曲轴转速比确定，一般选取的发动机转速为 750RPM、1000RPM、2000RPM、3000、4000、5000、6000时对应的水泵转速，出口压力设定，发动机在相应转速时，水泵的流量可控。在测试前，针对要测试的水泵，根据所匹配的发动机润滑系统实验值，或者设计值完成工况测试表。测试结果及处理噪声测试采用4点法，测试系统接收的信频范围20-20kHz。信号分析参数为：采样率大于等于44100Hz,FFT长度为大于等于16384,采用hanning窗，线性平均方式。数据处理时对信号做人计权及1/3倍频程处理。试验分析的背景噪声和工作噪声总声压级及声功率根据ISO3744标准计算。发动机转速(RPM)水泵与曲轴的传动比水泵转速(RPM)背景噪声(dBA)泵工作噪声(dBA)总声功率级(dBA)正前方左侧右侧正上方实测值标准值75066100070200080300085400090500095额定转速98表1水泵噪声测试结果表测试评价方法：一台合格水泵再各个工况运转首先主观上评价不可有异响，另外，需限制其在不同工作转速下的最大可以接受噪声。《水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司》规定须低于汽车发动机在对应工况下要求噪声等级或实测噪声等级3分贝以上，对于4点测试法，水泵噪声技术要求包括对水泵在各测试条件下的1/3倍频程声功率要求、稳态转速下的总声功率要求，其总声功率不能超过每种稳态转速下要求的参考等级，稳态转速下的声功率谱不能超过其对应状态的声功率谱参考等级。参考等级为所匹配发动机在稳态过程中所要求的声功率等级基础上降低3dB.背景噪声问题背景噪声要求：在测量表面上所有侧传声器位置和测试频率范围内的每个频带，背景噪声级应比被测声源工作时的声压级至少低10dB。如果假定从这些频带相加得到的A计权背景噪声级比从所有频带相加得到的A计权声压级低10dB或10dB以上，则A计权声功率测定时，不需要所有频率都满足上述要求。第4页共7页背景噪声的测定：根据《水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司》，采用TYH801分析仪测定背景噪声，定转速：电机在给定转速开启时测试环境噪声（不连接水泵），变转速：电机从怠速至给定转速时测试环境噪声（不连接水泵），测出背景噪声后，应进行修正，如果发现背景噪声级太高，应该进一步检查泵座，驱动装置或液压回路的噪声开工之是否符合测试环境要求。各转速下的背景噪声应比水泵相应转速下工作噪声声压级至少低10dB（A计权），如果背景噪声与被测声源的声压级小于10dB而大于6dB,则可以通过修正系数来获得可以接受的测试结果，修正值参考表1.测量方法被试泵运行时测得的声压级与背景噪声声压级之差<6678910>10半消声室测定法K11.31.31.00.80.60.40表2水泵背景噪声修正值表振动噪声分析仪声压信号的测量：根据《水泵振动、噪声测量规范Q/JQXXXX-2013江淮汽车股份有限公司》布置麦克风位置，在泵的前、后、左、上各50cm处。采样频率64000Hz。每个泵测量时间16S。振动信号的测量：测量泵体振动的可以间接估计噪声；测量振动的方法不容易受环境影响，比对试验更加稳定；另外测试振动的方法，容易区分问题发生的部位；如果仅仅是检测泵是不是有噪声问题，而不是实测其噪声的功率级，测量泵体振动的是很好的思路。在测量噪声的同时，我们将同时测量泵体和试验台的振动，最后有可能主要以振动信号的处理为主。泵体上工作齿轮区或出水口固定1个微型加速度传感器，测量泵本身的振动；测试台架上固迫个加速度传感器，在传动齿轮（或链条或皮带）附近，监视台架的振动。锤击试验测试固有频率：用于测试试验台部件和泵体的谐振频率必须区别与泵噪声的来源。水泵测试的中测试台架往往产生振动，辐射出噪声。设计测试台架时，其主要部件的谐振频率要求放置在水泵固有频率和机油工作范围的各个阶次之外，通常向低频段靠拢，低于200Hz，因此需要配备锤击法谐振频率测试仪器。如果利用现有测试台架，需要避开台架的固有频率，需要对测量得到信号进行分析，需要进行信号处理。数据采集系统：采用太阳花感知技术有限公司的TYH801噪声信号采集器，数字转换精度（A/D）24-bit,数据转换分辨度1/2八24,动态范围100dB，最高采样率128kHz。由于实行无二次仪表测量模式，最大程度提高了传感器测量的准确性和实时性，数据通过USB接口传送至工控机，可将程序安装于测试台工控机进行数据采集、数据管理和数据分析，同步显示测量数据。4.振动噪声分析仪详细配置清单序号具体配置名称规格/型号数量制造商名称/国籍实现功能备注1噪声信号采集卡TYH8018通道数据采集器：8通道高速模拟输入。BNC接口。3输入方式：AC和ICP。4采样率：最高128kHz（每通道）。5A/D采样位数：24位。6输入范围：+/-10V。7动态范围：102dB。1苏州太阳花感知技术有限公司噪声信号采集第5页共7页

2噪声分析软件通用部分TYH800噪声振动专业分析软件1噪声声压同步记录，实时动态监测、时域显示2实时频域分析和显示、窗函数功能3实时时频分析和显示1/3倍频程A、B、C、D、Z计权ISO3744声功率级测量和计算1苏州太阳花感知技术有限公司噪声信号分析3固有频率测试软件TYH800固有频率分析软件1苏州太阳花感知技术有限公司分析台架部件和泵的固有频率确定噪声源，检测台架的动态性能是否可以。4传声器北京声望电子整车测试专用传声器：直径1/2’声场类型自由场频率响应10〜20kHz灵敏度40mV/Pa(±2dB)动态范围18~136dBA使用温度范围-40〜100℃输出接口BNC.4BSWAMPA231噪声传感器5麦克风电缆TYH-BNC-BNC-94太阳花感知技术有限公司6麦克风固定支架4声功率测试7微型加速度传感器PCB353B16一般用途微型加速度传感器ICP供电；灵敏度：10mV/g频率范围0.7to20,000Hz重量：1.5克使用温度：-54to+121°C同轴电缆接头：5-44安装：5-40螺栓2美国PCB353B16泵体振动测量8加速度传感器专用线缆PCB003P10低噪声同轴电缆10英尺长10-44接头至UBNC接头2美国PCB003P10表3振动噪声测试仪配置表5.设备验收(仅包含振动噪声分析仪部分)整套设备在乙方现场调试后，由乙方人员演示技术协议书中规定的各项功能，然后进行的一组试验项目。考核整个系统工作的可靠性，及测量结果的重复性。要求考核期间无故障。如验收不能通过，乙方必需在一周完成不符合性的整改。验收标准：按双方签订的合同及技术协议。第6页共7页验收内容（仅包含振动噪声分析仪部分）设备的测量范围和精度：设备分析最大分析频率范围2-50kHz,100dB动态范围；测量声压级范围20-136dB,精度±5%（20-20kHz）。振动测试范围不小于±500m/s2精度±5%（5-10kHz）。声压级测试精度士1dB，声功率测试精度±3dB。精度检验可以联系第三方计量测试认证机构现