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电子设备振动环境试验(8) —— 噪声试验

07/15 13:10
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引言

前文介绍了电子设备振动环境试验概念,以及正弦振动、扫频、随机振动和冲击。

电子设备振动环境试验(1) —— 概述

电子设备振动环境试验(2) —— 振动环境试验类型

电子设备振动环境试验(3) ——振动台试验系统

电子设备振动环境试验(4) ——数据采集系统

电子设备振动环境试验(5) ——正弦振动和扫频

电子设备振动环境试验(6) ——随机振动

电子设备振动环境试验(7) ——冲击试验

本文将介绍振动环境试验中的噪声试验

噪声试验

与冲击试验类似,噪声试验并不属于振动试验的范畴。然而,噪声试验广义上也是对系统的结构动力学特性进行考核;特别是航空航天领域,对于装备和设备在强噪声环境下的抗噪声适应性有较为严苛的要求。此外,在一些场合下,噪声试验和随机振动试验是可以相互替代的;因此,将噪声试验归类在广义的振动环境试验中是具备一定合理性的。

需要强调的是,这里的噪声试验特指装备和设备在强噪声环境下的适应性,有关听力保护和人员舒适性相关的内容不涉及。

在《军用装备实验室环境试验方法》的标准中,GJB150.16规定了振动相关的内容,GJB150.18规定了通用冲击的内容,而噪声试验则在GJB150.17中规定;GJB1197《卫星声试验方法》规定了卫星噪声试验的相关要求。

系列文章简要对噪声试验进行介绍。

噪声试验在一些场合和随机振动试验可以相互替代;两者模拟现实中的载荷也较为相似,如气动噪声对飞机结构产生的振动、火箭发动机和气动噪声对结构产生的振动等。两者区别在于,噪声试验相比随机振动试验,可以模拟更高频率激励对系统的影响;通常随机振动试验频率上限在2000Hz,而噪声试验则可以高一个量级。

噪声试验一般针对质量体积较大,或者对声敏感的设备开展;对于一些激励频率大于2000Hz的环境条件,也需要选择噪声试验。

噪声的描述及试验参数

现实中的噪声非常复杂,实验室条件下的噪声试验,一般需要将实际载荷进行处理,通常包括统计、包络、频谱等方法。

噪声试验中,我们通常用噪声谱进行描述试验强度;主要包括频率范围、频率带宽对应的声压级,同时可以计算出总声压级;其中声压级和总声压级的单位均为dB。

上图是一个典型的噪声谱,一般的具体输入形式如下。

这里每个倍频程带宽中心频率对应一个声压级,指的是以这个频率为中心频率,一个带宽内的声压级为 xx dB;在整个频带范围内,有若干个中心频率的带宽,合计有个总声压级;并且不同频率的试验偏差要求不同,一般低频试验偏差较小,高频试验偏差允许大些;同时规定了试验时间。

在噪声试验中,通常用倍频程1/3倍频程

目前常用的倍频程的中心频率为:31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000和16000Hz。

1/3倍频程就是把上述每个频程再一分为三,此时所用的中心频率为:40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3200、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000。

噪声试验技术要求

噪声试验一般有混响试验行波试验2种;还有一种自由场或半自由场的噪声试验,由于试验环境难以控制,通常较少采用。

混响室通常要求容积不小于被测设备和装备体积的10倍;内部可不规则形状,或者扩散特性较好的矩形;声源功率要足够,并且控制和测量满足试验要求。对于脉动压力呈现分布状态时,或者对于局部强声源闭合空间内的设备,采用混响试验是较为合适的;卫星大多采用混响试验。

在混响试验中,设备各个表面应该暴露在声场中,不得有任何遮挡;在保证安全的前提下,设备通过悬挂或者弹性支撑安装,其安装系统的刚度尽可能低,系统频率尽量控制在25Hz以下;安装面尽量模拟真实的边界。

行波管是一种管状试验装置,声波在管内以平面波形式传播;其横截面积需要满足减少辐射阻尼和避免出现横向驻波要求;终端装置需要吸收95%以上的声能,并且使气流自由通过。行波管适合模拟局部强声源,也适用于直接受到诸如火箭或喷气发动机局部声源作用的各类飞行器外部设备。

最后

本文介绍了振动环境试验中的噪声试验;至此,振动环境试验所有常见的试验类型——正弦振动和扫频、随机振动、冲击、噪声——均已介绍完。

这些振动试验有非常多的内涵,是现代工业的重要环节,系列文章只点到为止;设计师在工作学习中碰到的具体问题,还需要通过大量经验积累、案例与相关标准学习等来处理和解决。

系列文章并未结束,仍将继续。下文将对振动环境试验中遇到的那些曲线,尤其是频域曲线的主要相关参数是如何计算的开展简要介绍。

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