汽车噪声检测技术及频谱分析仪使用

1.声级计的工作原理

声级计是一种能够把声音的响度，按人耳听觉近似值测定出来的仪器，见图13-14。声级计由传声器、放大器、听觉修正计权网络、指示仪表和校准装置构成。传声器的作用是把声压信号转变为电信号。常用的声级计是电容式传声器，其内部的金属膜片和金属电极构成平板电容（图13-15），膜片受到声压作用变形后，极板间距离发生变化，因而电容值发生变化，在电路中产生交变电压，把声压信号转变为电信号。

传声器输出的电信号，经前置放大器放大后，输入到听觉修正计权网络。得到经过听感修正的声压级，叫作计权声级。计权网络有A、B、C三种，其中A计权网络在噪声测量中应用最广泛。

图13-14 声级计

1—电源开关 2—显示器 3—量程开关 4—传声器 5—灵敏度调节电位计 6—读数/保持开关 7—复位按钮 8—时间计权开关 9—电池盖板

图13-15 电容式传声器示意图

1—金属膜片 2—电极 3—壳体 4—绝缘体 5—平衡孔

经修正后的电信号送至指示仪表，使指针偏转或以数字显示出所测噪声的声级，单位为dB（A）。其表头阻尼有“快”和“慢”两档，“快”档平均时间为0.27s，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，可用“快”档；当被测噪声波动较大时，采用“慢”档。

2.频率分析仪的工作原理

汽车噪声由大量不同频率的声音复合而成，为了分析产生噪声的原因，需对噪声进行频谱分析。(www.xing528.com)

所谓频谱分析就是应用数学原理（傅里叶变换），将原来由时间域表征的动态参数转换为由频率域表征。实现这一转换的最基本装置是滤波器，利用滤波器将待分析的噪声信号所包含的不同频率的分量分离出来，由记录器记录测量结果。通常，根据测量结果，以频率为横坐标，以声压级为纵坐标作出的噪声曲线称为噪声的频谱图，在频域上描述声音强弱的变化规律。

用于测定噪声频谱的仪器称为频率分析仪或频谱仪。频率分析仪主要由滤波器、测量放大器和指示装置组成。检测时，噪声信号经过一组滤波器，使被测信号中所含有的不同频率分量逐一分离出来，并由测量放大器将其幅值放大，然后由指示装置直接显示测量结果或绘制频谱图。

图13-16 带通滤波响应曲线

在频率分析仪中应用的滤波器为带通滤波器，其特性曲线见图13-16。图中f_c称为带通滤波器的中心频率，f₁和f₂分别称为带通滤波器的频率下限和上限。定义B=f₂-f₁为带通滤波器的带宽，将频带f₂-f₁称为通频带，f₁以下或f₂以上的频带称为衰减带。滤波器让通频带范围的声音通过，而将衰减带范围的声音进行衰减。为了能在一个相当宽的频率域中进行频率分析，需要许多中心频率不同的带通滤波器。带通滤波器在频率域上的位置用中心频率f_c表示，中心频率f_c为两截止频率的几何平均值，即：

频带的上限频率f₂与下限频率f₁之间有如下关系：

式中 n——倍频带数或倍频程数。

在汽车噪声测量中，常用n=1时的倍频带和n=1/3时的1/3倍频带。n值越小，频带分得越细。1/3倍频带是把1个倍频带再分为3份，使频带宽度更窄。

滤波器带宽决定了频率分析仪的频率分辨率。带宽越窄，将噪声信号频率成分分解得越细，分辨率就越高。