压缩机声音的分析与改进

　　在压缩机噪声的声学测量工作中过去主要考虑对人耳听力的影响，大多数情况下采用的评价量为A声级（ A计权声压级），然而到了20世纪80年代中后期，随着人们对于各种条件下声环境舒适性要求的提高，A声级这一个量已经不能解决问题，声品质的概念应运而生，有关声品质的研究工作也逐步开展起来。

　　声品质的含义是指在特定的技术目标（或任务）下的声音的适宜性。这是德国的Blauer和Bodden给出的定义。声品质的好坏是由人评定的，人是对声音实现感知（ reception）的主体。因此，声品质评价必然要依靠人（主体）的主观听力评价实验结果。国际杂志上近年来发表的文献表明，为轿车、尤其是高档轿车车内声环境舒适性提高而开展的测量与分析工作处于声品质研究领域前沿。Blauer和Fastl的研究成果表明，人对同一个声音的感觉受各人在生理学、心理学和心理声学等方面不同因素的影响。此外，要得出针对所有不同类型声音的声品质的仪器化测量方法是不可能的，而将某一类型声音的声品质主观评价结果用仪器的测量分析结果来量化则是比较现实的。

　　笔者在借鉴国外经验的基础上，对所采集到的压缩机改进前后稳态噪声样本进行了主管评价，得到了改进前后的响度和感觉噪度的变化曲线。

　　1压缩机改进前后的噪声测试压缩机属于空气动力性设备，噪声主要以空气动力性噪声为主。通过噪声源识别与分析，发现压缩机的噪声主要是排气气流产生的气流喷注噪声和周期性排气脉动噪声。针对该噪声的产生机理，设计了小孔消声器安装在压缩机气缸的排气口处，压缩机的噪声有较大的改善，平均降幅达5 dB左右。

　　为了分析计算压缩机在改进前后声品质的主观评价的变化，采用1 /3倍频程各频带的声压级进行计算。

　　压缩机噪声对人造成*大的影响是在高转速下发生的，并且在安装小孔消声器后，高转速下的声压级降幅相对低转速下的声压级降幅要小，为说明改进后的效果更有代表性，笔者针对高转速下3 000 r/m in进行声品质分析，改进前后3 000 r/m in左侧和后端面1 /3倍频程频谱图如所示。

　　从改进前后的1 /3倍频程频谱图可以看出，改进前后压缩机的主要噪声频带集中在0. 8 8 kH z.由于客观因素的制约，笔者对声品质分析主要包括响度和总感觉噪度。

　　2压缩机响度的改善响度级不能反映出一个声音比另一个声音响多少倍的那种感觉，为了更明确地表征人耳对于声音强弱的响应，通常用响度来表示，规定响度级为40 phon时的响度为1 sone，它表示了声音的响亮程度，用N表示。响度和响度级的关系如下式：N = 2 0. 1 （L N - 40），（ 1）或者是L N = 40 + 10 log 2 N.

　　（ 2）响度不能直接测量，也和声压级不存在简单的函数关系，如果噪声频谱非常复杂，或者噪声随时间变化，就不能用上述关系从声压级直接转换得到响度。

　　史蒂文斯（ Stevens）根据大量的生理学实验提出一种计算方法，被国际标准化组织采纳并改进，可以用于扩散场中不包含显著纯音成分的稳态宽频带噪声计算响度。可以得到计算响度的经验公式。首先测出噪声各倍频程声压级，然后由的等响指数线查出响度指数。

　　再按式（ 3）计算总响度。N T = N m ax + F （N i - N max），（ 3）式中： N T为噪声的总响度， sone； N i为某频率和声压级对应的响度指数， sone； N max为N i中*大的响度指数，sone； F为计权因子， 1倍频程、1 /2倍频程和1 /3倍频程分别取0. 3、0. 2、0. 15.

　　通过计算，左侧和后端改进前后响度变化。把改进前后等响指数值代入式（ 3），得到如下结果。改进前响度：左侧N L 1 = 25. 45 sone，后端面N B 1 = 27. 05 sone.改进后响度：左侧N L 2 = 15. 2 sone，后端面N B 2 = 14. 75 sone.

　　由于响度代表人耳对噪声的主观感受，可以用噪声改进前后响度下降百分率来衡量噪声改进的效果。改善后响度下降率如下：左侧L = 40. 28% ，后端面B = 45. 47%.改进前后响度的变化曲线如所示。

　　3改进后总感觉噪度变化感觉噪度不能直接测量。计算总感觉噪度时，同样应先测试噪声的各倍频程声压级，再从等感觉噪度曲线图出各倍频带感觉噪度值，然后按照式（5）计算噪声的总感觉噪度P N = P N max（ 1 - F） + F m j= 1 P N j，（ 5）式中P N max为查得的*大感觉噪度。笔者通过计算压缩机3 000 r/m in时的感觉噪度变化，来反映改进的效果。、4为查得各频带声压级对应的感觉噪度值。改进后的总感觉噪度有大幅度的降低，其中左侧下降了46. 5%，后端面下降了50. 9%，效果显著。

　　4结论汽车空调压缩机振动噪声的改善，*终主要是为了满足汽车乘坐的舒适性。进行压缩机声品质的评价也是笔者研究的重点。通过对压缩机改进前后响度的变化分析，得出改进后的响度下降了40%以上；通过对压缩机改进前后总感觉噪度的变化分析，得出改进后的总感觉噪度下降45%以上，说明安装了小孔消声器后对压缩机的声品质有了很大的改善。