楊治英

摘 要 聲音是由振動引起的，并且通過空氣傳播聲音的，其中響度、聲調(diào)和音色稱為聲音三要素。我們研究噪聲，響度、聲調(diào)和人耳聽覺的關(guān)系，這對研究噪聲很重要。雨刮電機(jī)的噪聲一般分為機(jī)械噪聲及電磁噪聲。

關(guān)鍵詞 噪聲；響度；聲調(diào)；音色；電磁振動；機(jī)械噪聲；電磁噪聲

中圖分類號 TB53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0046-01

本文主要是介紹聲學(xué)基礎(chǔ)，用聲學(xué)基礎(chǔ)知識來幫助判別雨刮電機(jī)噪聲的類型和特性。

1 研究雨刮電機(jī)噪聲應(yīng)具備的知識

聲音是由振動引起的，并且通過空氣傳播。振動又分機(jī)械振動、電磁振動、空氣振動。其實歸根結(jié)底最終都是機(jī)械振動，因為電磁振動是由于電磁力的作用導(dǎo)致材料發(fā)生震動，或伸縮鼓動空氣而發(fā)聲；電機(jī)里的空氣不會自己振動起來，也是由于電機(jī)運(yùn)動部件鼓動（煽動）空氣而發(fā)聲。

聲音的響度、聲調(diào)和音色稱為聲音三要素。我們研究噪聲，著重介紹響度、聲調(diào)和人耳聽覺的關(guān)系，這對研究噪聲實在是很重要。

1）響度。響度表示的是聲音的強(qiáng)弱程度，主要由聲波振幅的大小決定。我們常說的某聲音多少分貝，實際上說的是該聲音的聲壓級的大小，常用的噪聲計、聲級計的測量讀數(shù)值都是聲壓級的值——分貝。一般人的聽覺承受范圍不超過140dB。

常用的聲級計有：A計權(quán)聲級（60dB以下采用），B計權(quán)聲級（60dB～85dB采用），C計權(quán)聲級（大于85dB采用）。雨刮為汽車配件，汽車座艙里應(yīng)該是安靜的環(huán)境，過高的噪音響度有害于完全操作，所以標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定各種電器的噪音響度都在50dB～70dB段的偏下位置，這一方面也是符合人體感受原則的，另一方面也充分考慮了當(dāng)前制造技術(shù)的平均水平。雨刮標(biāo)準(zhǔn)一般都規(guī)定噪聲不大于60dB，所以使用A記權(quán)聲級。另外，聲音的響度還與聲音的頻率關(guān)系密切，某些頻率段的聲音雖然響度并不高，但是人耳的實際聽覺卻很大。

2）聲調(diào)。聲調(diào)表示的是人對發(fā)聲體聲音調(diào)子高低的主觀感受，單位用赫茲（Hz）表示。人耳對聲音調(diào)子的可聽范圍在20Hz～20kHz之間。

人們對音樂都很熟悉，稍有樂理知識的人還會看著曲譜唱歌。但他們不一定知道自己所唱出的音調(diào)出于什么樣的頻率。如果知道這個，那就可以憑借這種技能判斷電機(jī)發(fā)出的連續(xù)聲音大致處于什么頻率范圍，在無專業(yè)噪聲分析儀器的條件下能夠幫上忙。

3）響度、聲調(diào)與聽覺的關(guān)系。實驗表明，人耳對于聞閾和痛閾之間的感覺是隨聲壓、頻率變化的。在聞閾和痛閾之間的隨頻率變化的等響（這個“響”字表示人耳的感覺反應(yīng)，并非聲級計的測量值）度線（弗萊徹—芒森曲線）之間的區(qū)域就是人耳的聽覺范圍。圖1就是聲學(xué)界有名的弗萊徹—芒森曲線。

圖1中縱坐標(biāo)是升壓級的分貝值，橫坐標(biāo)表示頻率，圖中的每一條都曲線表示人耳聽起來有同等響度感覺。在測試電機(jī)噪音時，經(jīng)常會遇到聽起來幾乎同樣響度的聲音，用噪聲計測出的分貝值卻相差很多。該曲線還表明：不同頻率的響度級的增長速度是不同的，低頻聲的響度級隨聲音強(qiáng)度的增長比中頻聲要快，這表明在高聲強(qiáng)時，人耳對低頻聲變得比較敏感了。

聲音的響度也與聲音持續(xù)作用的時間有關(guān)。在一定范圍內(nèi)（大約15ms～150ms），持續(xù)時間越長聲音也越響。人耳對于持續(xù)時間很短的聲音不容易聽出聲調(diào)，更多的感覺是碰撞聲、爆裂聲。

4）音色。音色是指聲音的感覺特性，是由發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)和振動方式等因素決定的；所有能發(fā)聲的物體發(fā)出的聲音，除都有一個基音外，還有許多不同頻率（振動的速度）的泛音伴隨，正是這些泛音決定了其不同的音色。

了解以上聲音的基本知識以后，對于分析產(chǎn)品的噪聲和異響聲我們可分得清聲音是屬于哪類聲音、響度如何、頻率大概在什么范圍。

2 雨刮電機(jī)噪聲的判別

雨刮電機(jī)的噪聲按聲源我們在這里把它分為機(jī)械噪聲和電磁噪聲這兩大類，其他類型的噪聲不在本文中討論。

2.1 如何判別電機(jī)的機(jī)械噪聲和電磁噪聲

通常我們只是談?wù)撾姍C(jī)的噪聲大小如何，是否超標(biāo)，尋找原因，制定降噪措施，然后驗證措施的有效性?？雌饋磉@種辦法似乎也沒錯，但是不容易找到有效措施，或者措施的成本太高。解決問題的方法如下。

對有噪聲缺陷的電機(jī)，先判斷是那類噪聲對我們的聽覺影響最大，對聽覺影響最大的也許是機(jī)械噪聲，也許是電磁噪聲。下面的判斷方法僅供參考。

1）機(jī)械噪聲。一般機(jī)械噪聲具有以下特征：（1）聲音比較響亮、清脆、短促，且無規(guī)律。如吱吱、唧唧、嘎嘎、噼噼啪啪……等磨擦聲和碰撞聲。典型的如電刷跳動、軸承松或太緊；聲音連續(xù)，無論聲調(diào)高低，其異響伴隨有周期性變化。典型的如蝸輪蝸桿嚙合聲；（2）聲音連續(xù)，聲調(diào)較低，手感有振動。典型的有電樞動平衡不好、電樞掃膛；（3）無論聲音連續(xù)與否、聲調(diào)高低，改變電機(jī)位置（傾斜、倒置等）后聲音變化明顯；（4）若電樞轉(zhuǎn)速在4 000rpm以內(nèi)，噪聲頻率超過800Hz；（5）用噪聲計檢測時，電機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)測試狀態(tài)下與共振測試狀態(tài)下（把電機(jī)放在倒扣的木箱上）的分貝值相差不大；（6）用噪聲計檢測時，當(dāng)測試距離增加時，分貝值能夠明顯降低；（7）更換減速殼部件、刷架部件、更換電樞后分貝值能明顯降低；（8）電機(jī)輸入電壓升高或降低，聲調(diào)無明顯變化。

2）電磁噪聲具有以下特征：（1）持續(xù)的“嗡嗡”聲；標(biāo)準(zhǔn)測試狀態(tài)和共振測試狀態(tài)下分貝值相差較大；（2）更換電機(jī)殼體或者將電機(jī)殼體磁極掉轉(zhuǎn)180°后噪聲會有明顯變化；（3）用噪聲計檢測時，當(dāng)測試距離增加時，分貝值降低不明顯；（4）更換減速殼部件、刷架部件、更換電樞后分貝值降低不明顯；（5）電機(jī)輸入電壓升高或降低，聲調(diào)有明顯變化。

電機(jī)的噪聲不可能是單一的某一類噪聲，我們遇到的電機(jī)噪聲其實都是復(fù)合噪聲，并且單就機(jī)械噪聲或者電磁噪聲而言，也很少有只出現(xiàn)基音的情況，只要是噪聲，全部都是由很多種諧波噪音圍繞在某個頻率的基音周圍所組成的。