第八节 汽车噪声的检测
随着汽车向快速和大功率方面的发展，汽车噪声已成为一些大城市的主要噪声源。汽车噪声主要包括：发动机的机械噪声、燃烧噪声、进排气噪声和风扇噪声；底盘的机械噪声、制动噪声和轮胎噪声，车厢振动噪声，货物撞击噪声，喇叭噪声和转向、倒车时的蜂鸣声等噪声。由于车辆噪声具有游走性，影响范围大，干扰时间长,因而危害比较大。
一、噪声的评价指标
1．噪声的声压和声压级
噪声的主要物理参数有声压与声压级、声强与声强级和声功率与声功率级。其中声压与声压级是表示声音强弱的最基本的参数。
声压是指由于声波的存在引起在弹性介质中压力的变化值.声音的强弱取决于声压，声压越大听到的声音越强。人耳可以听到的声压范围是2×10-5(听阈声压）~20Pa(痛阈声压)，相差100万倍，因此用声压的绝对值表示声音的强弱会感到很不方便，所以人们常用声压级来表示声音的强弱。
声压级是指某点的声压P与基准声压（听阈声压）P0的比值取常用对数再乘以20的值，单位为分贝（dB)。可闻声声压级范围为0～120dB.
2．噪声的频谱
人耳对声音的感觉不仅与声压有关，而且还与声音的频率有关。人耳可闻声音的频率范围为20～20000Hz。一般的声源，并不是仅发出单一频率的声音，而是发出具有很多频率成分的复杂声音.声音听起来之所以会有很大的差别,就是因为它们的组成成分不同造成的。因此，为全面了解一个声源的特性，仅知道它在某一频率下的声压级和声功率级是不够的，还必须知道它的各种频率成分和相应的声音强度，这就是频谱分析。
噪声的频谱也是噪声的评价指标之一。以声音频率(Hz）为横坐标、以声音强度(如声压级dB）
为纵坐标绘制的噪声测量图形，称为频谱图。
人耳可闻声音的频率有1000多倍的变化范围，在实际频谱分析中不可能逐个频率分析噪声。在声音测量中，让噪声通过滤波器把可闻声音的频率范围分割成若干个小的频段，称为频程或频带.频带的上限频率（或称上截止频率)与下限频率(或称下截止频率)具有的关系，频带的中心频率,当时称为倍频程或倍频带。可闻声音频率范围用10段倍频程表示,如表4-10所示。
表4—10 倍频程中心频率及频率范围(Hz)
中心频率 | 31.5 | 63 | 125 | 250 | 500 |
频率范围 | 22~45 | 45~90 | 90～180 | 180～355 | 355～710 |
中心频率 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | 16000 |
频率范围 | 710~1400 | 1400～2800 | 2800~5600 | 5600～11200 | 11200～22400 |
如果需要更详细地分析噪声，可采用1/3倍频程，即可以把每个倍频程分成3份(1/3）.
3．噪声级
声压级相同的声音,但由于频率不同，听起来并不一样响，相反，不同频率的声音，虽然声压级也不同，但有时听起来却一样响，因此，用声压级测定的声音强弱与人们的生理感觉往往不一样。因而，对噪声的评价常采用与人耳生理感觉相适应的指标。
为了模拟人耳在不同频率有不同的灵敏性,在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性,把电信号修正为与听觉近似值的网络，这种网络称作计权网络.通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级,而是经过听感修正的声压级,称作计权声级或噪声级。
国际电工委员会(IEC）对声学仪器规定了A、B、C等几种国际标准频率计权网络，它们是参考国际标准等响曲线而设计的.由于A计权网络的特性曲线接近人耳的听感特性，故目前普遍采用A计权网络对噪声进行测量和评价，记作dB（A）。
二、汽车噪声的标准及检测
(一）汽车噪声检验标准
GB7258—1997《机动车运行安全技术条件》对客车车内噪声级、汽车驾驶员耳旁噪声级和机动车喇叭声级作了规定，GB1495—79《机动车辆允许噪声》和GB1496—79《机动车噪声测量方法》对车外最大噪声级及其测量方法作了规定。
（1）车外最大允许噪声级汽车加速行驶时，车外最大允许噪声级应符合表4—11的规定。表中所列各类机动车辆的变型车或改装车（消防车除外）的加速行驶车外最大允许噪声级，应符合其基本型车辆的噪声规定。
（2)车内最大允许噪声级客车车内最大允许噪声级不大于82dB.
（3）汽车驾驶员耳旁噪声级耳旁噪声级应不大于90dB。
(4）机动车喇叭声级喇叭声级在距车前2m、离地高1.2m处测量时,其值应为90～115dB。
(二)声级计的结构与工作原理
在汽车噪声的测量方法中，国家标准规定使用的仪器是声级计。
声级计是一种能把噪声以近似于人耳听觉特性测定其噪声级的仪器。可以用来检测机动车的
行驶噪声、排气噪声和喇叭声音响度级。
根据测量精度不同声级计可分为精密声级计和普通声级计两类，根据所用电源不同可分为交流式声级计和直流式声级计两类。后者也可以称为便携式声级计，具有体积小、重量轻和现场使用方便等特点。
表4-11 车外最大允许噪声级
车辆类型 | 车外最大允许噪声级[dB（A）] | ||
1985年1月1日以前生产的汽车 | 1985年1月1日起生产的汽车 | ||
载货汽车 | 8t≤载质量<15t3。5t≤载质量〈8t载质量<3。5t | 92 90 最快的汽车89 | 89 86 84 |
轻型越野车 | 89 | 84 | |
公共汽车 | 4t≤载质量<11t载质量≤4t | 89 88 | 86 83 |
轿车 | 84 | 82 | |
声级计一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器、指示表头和电源等组成。其工作原理是：被测的声波通过传声器被转换为电压信号,根据信号大小选择衰减器或放大，放大后的信号送入计权网络作处理，最后经过检波并在以dB标度的表头上指示出噪声数值.图4-23为我国生产的ND2型精密声级计。
图4—23ND2型精密声级计
（1)传声器传声器是将声波的压力转换成电压信号的装置,也称话筒，是声级计的传感器。常见的传声器有动圈式和电容式等多种形式。
动圈式传声器由振动膜片、可动线圈、永久磁铁和变压器等组成。振动膜片受到声波压力作用产生振动，它带动着和它装在一起的可动线圈在磁场内振动而产生感应电流。该电流根据振动膜片受到声波压力的大小而变化。声压越大，产生的电流就越大。
电容式传声器由金属膜片和金属电极构成平板电容的两个极板，当膜片受到声压作用发生变形，使两个极板之间的距离发生变化，电容量也发生变化,从而实现了将声压转换为电信号的作用。电容式传声器具有动态范围大、频率响应平直、灵敏度高和稳定性好等优点，因而应用广泛。
（2）放大器和衰减器在放大线路中都采用两级放大器，即输入放大器和输出放大器,其作用是将微弱的电信号放大。输入衰减器和输出衰减器是用来改变输入信号的衰减量和输出信号衰减量的，以便使表头指针指在适当的位置上。衰减器每一档的衰减量为10dB。
(3)计权网络计权网络一般有A、B、C三种。A计权声级模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，B计权声级模拟55~85dB的中等强度噪声的频率特性,C计权声级模拟高强度噪声的频率特性。三者的主要差别是对噪声低频成分的衰减程度不同，A衰减最多,B次之,C衰减量最少。A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性，因此目前应用最广泛,B、C计权声级已逐渐不被采用.
（4）检波器和指示表头为了使经过放大的信号通过表头显示出来，声级计还需要有检波器,以便把迅速变化的电压信号转变成变化较慢的直流电压信号。这个直流电压的大小要正比于输入信号的大小。根据测量的需要，检波器有峰值检波器、平均值检波器和均方根值检波器之分。峰值检波器能给出一定时间间隔中的最大值，平均值检波器能在一定时间间隔中测量其绝对平均值。
多数的噪声测量中均采用均方根值检波器。均方根值检波器能对交流信号进行平方、平均和开方，得出电压的均方根值，最后将均方根电压信号输送到指示表头。指示表头是一只电表，只要对其刻度进行标定，就可从表头上直接读出噪声级的dB值。
声级计表头阻尼一般都有“快"和“慢”两个档.“快”档的平均时间为0。27s，很接近于人耳听觉
器官的生理平均时间。“慢"档的平均时间为1.05s。当对稳态噪声进行测量或需要记录声级变化过程时，使用“快”档比较合适；在被测噪声的波动比较大时，使用“慢”档比较合适。
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