“通過科技與創(chuàng)新，讓聲音控制技術(shù)造福人類社會” | 廣州丹品人工環(huán)境技術(shù)有限公司
關(guān)注：
在現(xiàn)代工業(yè)與科研領(lǐng)域，噪聲與振動問題廣泛存在且影響深遠(yuǎn)。從汽車行駛時產(chǎn)生的噪聲，到航空發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)引發(fā)的振動，這些現(xiàn)象不僅可能影響設(shè)備性能、降低產(chǎn)品質(zhì)量，還會對環(huán)境和人體健康造成不利影響。為有效解決這些問題，噪聲與振動分析系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，成為各行業(yè)應(yīng)對聲振挑戰(zhàn)的關(guān)鍵工具。
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一、系統(tǒng)功能概覽
噪聲與振動分析系統(tǒng)集成了多種先進(jìn)功能，能夠全面、精準(zhǔn)地對各類聲振現(xiàn)象進(jìn)行測試與剖析。
（一）信號采集與測量
系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多通道噪聲信號與振動信號的同步采集。例如，常見的系統(tǒng)能夠支持 4 通道甚至更多通道的信號輸入，確保在復(fù)雜場景下也能全面捕捉相關(guān)數(shù)據(jù)。以某款專業(yè)噪聲與振動分析系統(tǒng) CRY2304 為例，它通過 USB2.0 傳輸協(xié)議與上位機(jī)通訊，可同時對 4 通道的噪聲與振動信號進(jìn)行同步輸入，為后續(xù)分析提供豐富且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時，系統(tǒng)配備了高精度的傳感器，能對聲壓級（SPL）進(jìn)行精確測量，無論是微弱的環(huán)境噪聲，還是高強(qiáng)度的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，都能精準(zhǔn)量化。
（二）頻譜與數(shù)據(jù)分析
頻譜分析是該系統(tǒng)的核心功能之一。通過先進(jìn)的算法，系統(tǒng)可進(jìn)行多種類型的頻譜分析，如倍頻程分析（包括 1/1、1/3、1/6 、1/12、1/24 倍頻程分析）以及窄帶譜分析（FFT），部分高端系統(tǒng)甚至能實(shí)現(xiàn) 65536 點(diǎn) FFT 分析。這使得分析人員能夠深入了解噪聲與振動信號在不同頻率段的分布情況，從而找出問題的根源頻率。例如，在分析電機(jī)噪聲時，通過頻譜分析能夠清晰辨別出是由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的不平衡導(dǎo)致的低頻振動噪聲，還是由于電磁干擾產(chǎn)生的高頻噪聲。系統(tǒng)還具備時域分析功能，能夠呈現(xiàn)信號隨時間的變化情況，與時域圖、頻域圖、頻譜圖以及時間 - 幅值 - 頻率分析等多種分析圖形相結(jié)合，為研究人員提供全面、直觀的數(shù)據(jù)展示，方便他們深入挖掘信號背后的物理意義。
（三）聲源識別與定位
一些高端的噪聲與振動分析系統(tǒng)采用了如近場聲全息技術(shù)和聲聚焦技術(shù)等前沿技術(shù)，能夠?qū)β曉催M(jìn)行準(zhǔn)確識別與定位。以 noiseXpert 聲振測試分析系統(tǒng)為例，借助近場聲全息技術(shù)，它可以解決復(fù)雜的振動結(jié)構(gòu)噪聲源表面振動特性反演、噪聲源識別與定位等難題。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)面對大型機(jī)械設(shè)備如風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲問題時，利用該技術(shù)能夠精準(zhǔn)確定噪聲是從葉片、齒輪箱還是發(fā)電機(jī)等具體部位產(chǎn)生，為后續(xù)針對性的降噪措施提供有力依據(jù)。
二、系統(tǒng)組成架構(gòu)
噪聲與振動分析系統(tǒng)通常由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和校準(zhǔn)系統(tǒng)三個主要部分構(gòu)成，各部分協(xié)同工作，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運(yùn)行。
（一）硬件系統(tǒng)
硬件系統(tǒng)主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等關(guān)鍵組件。傳感器作為系統(tǒng)的 “觸角”，負(fù)責(zé)感知外界的噪聲與振動信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。針對不同的測量需求，有多種類型的傳感器可供選擇，如測聲傳聲器用于采集噪聲信號，振動針等振動傳感器用于測量振動信號。這些傳感器具有高靈敏度、寬頻率響應(yīng)范圍等特性，能夠精準(zhǔn)捕捉各種復(fù)雜的聲振信號。數(shù)據(jù)采集設(shè)備則負(fù)責(zé)將傳感器傳來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進(jìn)行高速采集與存儲。像比利時 LMS 公司的 LMS Scu305TP 數(shù)據(jù)采集箱，可實(shí)現(xiàn) 24 通道、每秒每通道 200K 個采樣點(diǎn)的振動或噪聲信號采集，且采集數(shù)據(jù)分辨率高達(dá) 24 位，為后續(xù)的精確分析提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。硬件系統(tǒng)的機(jī)箱通常采用堅(jiān)固耐用的材料制作，如部分設(shè)備采用鎂合金外殼，不僅堅(jiān)固輕便，還能適應(yīng)戶外各種復(fù)雜的天氣條件，滿足在不同環(huán)境下進(jìn)行噪聲與振動測量的需求。
（二）軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)是噪聲與振動分析系統(tǒng)的 “大腦”，承擔(dān)著數(shù)據(jù)處理、分析以及結(jié)果呈現(xiàn)等重要任務(wù)。它具備友好的用戶界面，操作簡便直觀，即使是初次使用的人員也能快速上手。以 CRY2300 軟件為例，它基于 Windows7、Windows10 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)，界面簡潔美觀，用戶可通過簡單的操作指令完成噪聲分析、振動分析以及噪聲振動混合分析等多種測試任務(wù)。軟件系統(tǒng)提供了豐富的數(shù)據(jù)分析功能，除了前文提到的頻譜分析、時域分析等基礎(chǔ)功能外，還支持一些高級分析功能，如模態(tài)分析、階次分析等。在汽車行業(yè)的振動噪聲測試中，通過模態(tài)分析能夠確定汽車零部件的固有頻率和振動模態(tài)，幫助工程師優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，降低振動噪聲。軟件還具備強(qiáng)大的結(jié)果輸出功能，可生成 WORD、EXCEL 報(bào)表，ACCESS 數(shù)據(jù)庫、曲線圖等多種形式的結(jié)果文件，方便用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的整理、分析與報(bào)告撰寫。
（三）校準(zhǔn)系統(tǒng)
校準(zhǔn)系統(tǒng)對于確保噪聲與振動分析系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確性至關(guān)重要。由于傳感器等硬件設(shè)備在長期使用過程中可能會出現(xiàn)性能漂移等問題，從而影響測量精度，因此需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系統(tǒng)通過使用標(biāo)準(zhǔn)的聲源和振動源對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保傳感器在不同環(huán)境和工作條件下都能準(zhǔn)確地感知噪聲與振動信號。部分高端系統(tǒng)具備自動校準(zhǔn)功能，能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的時間間隔或工作狀態(tài)自動進(jìn)行校準(zhǔn)，大大提高了系統(tǒng)的使用便利性和測量可靠性。校準(zhǔn)過程嚴(yán)格遵循相關(guān)的國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如 ISO、IEC 等標(biāo)準(zhǔn)，保證了校準(zhǔn)結(jié)果的權(quán)威性和準(zhǔn)確性。
三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
噪聲與振動分析系統(tǒng)憑借其強(qiáng)大的功能，在眾多行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。
（一）汽車行業(yè)
在汽車研發(fā)與生產(chǎn)過程中，噪聲與振動問題直接關(guān)系到汽車的舒適性和品質(zhì)。通過噪聲與振動分析系統(tǒng)，可對車輛行駛過程中的運(yùn)動噪聲進(jìn)行測試與評估，分析汽車發(fā)動機(jī)的振動及噪聲情況，以及對車內(nèi)噪聲空間分布進(jìn)行測試分析等。例如，在汽車發(fā)動機(jī)的研發(fā)中，利用系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)不同工況下的振動和噪聲進(jìn)行測量與分析，能夠幫助工程師優(yōu)化發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)燃燒過程，從而降低發(fā)動機(jī)的振動噪聲，提升汽車的整體性能和駕乘舒適性。系統(tǒng)還可用于汽車聲學(xué)品質(zhì)評估，通過對車內(nèi)聲音的主觀和客觀評價(jià)，如響度、尖銳度、粗糙度等指標(biāo)的分析，打造更舒適的車內(nèi)聲學(xué)環(huán)境。
（二）航空航天領(lǐng)域
航空航天器在飛行過程中面臨著復(fù)雜的氣動噪聲和機(jī)械振動問題，這些問題不僅影響飛行器的性能和可靠性，還對乘客的舒適度和機(jī)組人員的工作環(huán)境產(chǎn)生影響。噪聲與振動分析系統(tǒng)可用于航天器、飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)等的噪聲測試與評估。在飛機(jī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)與維護(hù)中，通過系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動和噪聲進(jìn)行監(jiān)測與分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，如葉片磨損、軸承故障等，確保發(fā)動機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在飛機(jī)的氣動噪聲研究中，利用系統(tǒng)分析飛機(jī)在不同飛行條件下的噪聲特性，有助于優(yōu)化飛機(jī)的外形設(shè)計(jì)，降低氣動噪聲，提高飛機(jī)的環(huán)保性能。
（三）其他行業(yè)
在電氣設(shè)備、電聲設(shè)備領(lǐng)域，噪聲與振動分析系統(tǒng)可用于噪聲測量與聲學(xué)品質(zhì)評估，確保設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時優(yōu)化設(shè)備的聲學(xué)性能。對于大型工業(yè)設(shè)備，如電機(jī)、風(fēng)機(jī)等，系統(tǒng)可用于運(yùn)行狀態(tài)下振動噪聲的在線檢測與故障報(bào)警。通過實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的振動和噪聲信號，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的故障隱患，如轉(zhuǎn)子不平衡、軸承磨損等，提前采取維修措施，避免設(shè)備突發(fā)故障造成生產(chǎn)損失。系統(tǒng)還可用于聲學(xué)材料的全向聲學(xué)特性的測試評估，幫助研發(fā)人員開發(fā)出性能更優(yōu)的聲學(xué)材料，應(yīng)用于建筑、交通等領(lǐng)域的噪聲控制。
噪聲與振動分析系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)與科研領(lǐng)域中解決聲振問題的重要工具，憑借其強(qiáng)大的功能、完善的組成架構(gòu)以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為各行業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，噪聲與振動分析系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為創(chuàng)造更安靜、更穩(wěn)定的工作和生活環(huán)境貢獻(xiàn)力量。
