發(fā)動機噪聲測量不確定度研究

■邱金發(fā)

（常州市金壇區(qū)環(huán)境監(jiān)測站江蘇常州213200）

發(fā)動機噪聲測量不確定度研究

■邱金發(fā)

（常州市金壇區(qū)環(huán)境監(jiān)測站江蘇常州213200）

在我國汽車數(shù)量逐漸增多，噪聲污染也日益嚴(yán)重，汽車噪聲已經(jīng)嚴(yán)重影響到人們的日常生活。因此降低汽車發(fā)動機的噪聲成為一個主要的研究方向。本文主要研究發(fā)動機噪聲測量的不確定度，首先分析出影響發(fā)動機噪聲不確定度的因素主要有隨機誤差和不確定系統(tǒng)誤差兩種，然后利用一些數(shù)學(xué)公式，分別計算隨機誤差和不確定系統(tǒng)誤差對發(fā)動機噪聲測量產(chǎn)生影響的標(biāo)準(zhǔn)誤差，然后將二者結(jié)合，分析發(fā)動機在噪聲測量過程中的標(biāo)準(zhǔn)誤差。

發(fā)動機 噪聲測量 不確定度

1 影響發(fā)動機噪聲測量的因素及不確定度分析

影響發(fā)動機噪聲測量的因素可以分為：隨機誤差因素、不確定性系統(tǒng)誤差、確定性系統(tǒng)誤差和過失誤差。但是在這四種誤差中，過失誤差和確定性系統(tǒng)誤差可以在試驗中進行排出，因此，影響發(fā)動機噪聲測量不確定度的只有隨機誤差因素和不確定性系統(tǒng)誤差這兩種。

1.1 影響發(fā)動機噪聲測量隨機誤差因素

（1）風(fēng)的影響。眾所周知，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定級別的時候，風(fēng)吹過，我們會聽到呼呼的聲音，甚至有些時候會聽類似于哨聲。一般在對發(fā)動機噪聲進行測量時，都會盡量免風(fēng)對噪聲的影響。

（2）環(huán)境溫度的影響。聲級計的靈敏度隨著環(huán)境溫度的變化而變化。每當(dāng)溫度升高十幾度的時候，聲級計就會相應(yīng)升高1dB(A)。

（3）發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB1495-2002對噪聲進行測量時，汽車進線時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速對測量值有很大的影響。一般在進行測定時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制在35 r/min，這時發(fā)動機噪聲的測定值在0.5dB(A)以下。

（4）加速起始點位置改變帶來的影響。提前加速就相當(dāng)于汽車進線時的速度加大，在較快速度下測量的發(fā)動機噪聲就會對測量值產(chǎn)生如上述的影響。

（5）汽車偏離中心線的影響。在使用聲級計對發(fā)動機進行測量時，主要是在兩側(cè)放置聲級計測量裝置，然后讓汽車從聲級計中心的垂直路線上通過，但是在實際的測量中，因為駕駛偏向某一方，就會影響聲級計的測量值。

1.2 影響噪聲測量的不確定性系統(tǒng)誤差因素

系統(tǒng)的不確定誤差主要是儀器自身的誤差。儀器在靈敏度上就有固定的誤差，不同的儀器，誤差范圍也不相同。對于等級不同的儀器，在基準(zhǔn)條件下的允許公差是不同，等級越高允許公差范圍越小。

2 發(fā)動機噪聲測量不確定度的分析

影響發(fā)動機噪聲測量的不確定度總共可以分為兩類，隨機誤差和系統(tǒng)不確定誤差。因此，不確定度的分析也有兩種A類不確定度和B類不確定度，其中A類不確定度主要是為了計算在隨機誤差中的不確定度值，而B類不確定度主要是為了計算在不確定系統(tǒng)誤差中的儀器的不確定度的值。

2.1 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，想要測量發(fā)動機噪聲的大小，最少需要對發(fā)動機進行四次測量，而且這四次測量值之間相互的差距必須在2dB(A)范圍內(nèi)才有效，如果超出范圍，則認(rèn)為測量結(jié)果無效。因此，要求出隨機誤差在進行測量時的不確定度，這樣就可以計算出標(biāo)準(zhǔn)偏差值的大小。因為四次測量之間的差距在2dB(A)以內(nèi)，假設(shè)△lin=2dB(A)，根據(jù)△lin=3σ，可以計算出的值為0.67 dB(A)，其中σ就是我們所需要的標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)A類不確定度的計算公式可以計算出，此時，UA的值為0.34 dB(A)。在公式中n就是在實際測量中的次數(shù)。

2.2 B類不確定度

在我國常用的聲級計主要是HS567聲級計。在這類聲級計中包含五種主要儀器，下表1就是在HS5670中的儀器以及相應(yīng)的不確定度值。本文就以這類聲級計為例進行B類不確定度的計算。

表1 HS5670聲級計的不確定度

B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的公式為

將上表中的數(shù)據(jù)帶入公式就可以計算出B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的值為0.42 dB(A)

標(biāo)準(zhǔn)的不確定度就是將A類不確定度跟B類不確定度結(jié)合在一起。標(biāo)準(zhǔn)不確定度的。計算公式為：

這樣就可以計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度的值為0.54 dB(A)。

2.3 擴展不確定度

標(biāo)準(zhǔn)不確定度按照正態(tài)分布就可以形成擴展不確定度，根據(jù)正態(tài)分布的計算，擴展不確定度的值為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的兩倍，因此，在HS5670聲級計中的擴展不確定度為1.08 dB(A)。

2.4 噪聲測量不確定度與測量次數(shù)之間的關(guān)系

在本次設(shè)計中對噪聲的測量總共進行了四次。我們知道測量次數(shù)越多，對測量結(jié)果的精確度就越高，但是并不是一味地增多測量次數(shù)，本文在此次實驗的基礎(chǔ)上總共進行了多次測量，觀察測量結(jié)果與測量次數(shù)之間的相互關(guān)系：

從公式可以看出，在一定情況下，增加次數(shù)，會降低測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，但是當(dāng)測量超過十次之后，結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差就不會有明顯的變化，再加上測量次數(shù)過多，對聲級計的溫度影響就會變大，這樣反而會增大測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。因此，測量的次數(shù)不宜太多，建議在6到10次之間即可。

3 結(jié)語

隨著發(fā)動機功率的提高，以及人們對環(huán)保意識的增強，發(fā)動機噪聲的降低勢在必行。本文就針對影響發(fā)動機噪聲測量上的因素進行分析，并以HS5670為例介紹了標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算方法，為以后降低發(fā)動機噪聲提供參考。但在發(fā)動機噪聲測量中還存在許多問題，還需進一步研究。

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P73[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-421-1