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【实验技术服务】微型电机无接触振动噪声实验

2025-01-06 10:45:11·  来源：上工程NVH团队  作者：刘宁宁  
　

0引言

汽车空调翻板电机的主要功能是调控管道翻板的开启与闭合。特别是在启动车载空调时，它会驱动电机旋转以实现翻板的开启，为乘客提供舒适的气流分布。新能源汽车的发展，为车内提供了低噪声环境，致使一些小零部件的振动噪声凸显。本实验通过激光测振仪和麦克风无接触测量汽车空调翻板电机的振动和噪声。

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图1汽车空调翻板电机

1实验目的

通过实验采集汽车空调翻板电机的振动与噪声，判断电机不同的异响（撞击、摩擦、杂音、齿轮等），其具有的振动与噪声特征。

2参考标准

相关行业和企业标准。

3实验场地

上海工程技术大学整车半消声室，如图3所示。大小：9.76m×8.6m×3.5m；截止频率（Cutoff frequency）≤63Hz；背景噪声（Background noise）＜20dBA。消音室是指一间没有声反射的房间。在消音室的墙壁上均铺设有吸声性能良好的吸声材料。因此，室内便不会有声波的反射。消音室不仅是声学测试的一个特殊实验室，而且是测试系统的重要组成部分，实际上它也是声学测试设备之一，其声学性能指标直接影响测试的精度。消音室所用的吸声材料，要求吸声系数大于0.99。一般使用渐变吸收层，常用尖劈或圆锥结构，以玻璃棉作吸声材料，也有用软泡沫塑料的。由于实际需要，自70年代起发展了一种称为半消音室的声学实验室。此半消音室除要求地面为硬质刚性反射面外，其余与消音室相同。当声源或接收器置于地面上时，声源和接收器之间只有直达声而没有反射声，故在地面上的半空间中有同消音室中那样的自由场。半消音室的优点是由于地面是硬的，能承受较大的重量，适宜测量如车辆、大型机器、设备等的噪声功率且使用方便，造价比消音室低廉。

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图2 上海工程技术大学整车半消声室

4数据采集分析系统

（1）西门子TestLab数据采集分析系统：最大采样率为204.8KHz；总体动态范围≥150dB，任意通道间干扰≥-120dB；每通道最大分析带宽不低于90kHz；输入幅值精度优于0.2%@1kHz，相位匹配：优于0.2°@1kHz。数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统整合了信号、传感器、激励器、信号调理、数据采集设备和应用软件。数据采集的目的是为了测量声压、振动、电压、电流、温度、压力等物理现象。

（2）PCB噪声传感器（麦克风）：378B02，灵敏度50mV/Pa，频响范围3.15~20kHz，量程146dB(pk)，温度范围-40~150℃。它用来接收声波，显示声音的振动图像。该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集设备接受，并传送给计算机。

（3）其它设备：直流稳压电源、电压表等。

5激光测振仪

高性能单点激光测振仪，可非接触式的测量部件速度、位移、加速度，可以弥补振动传感器无法测量的需求，设备如图3所示。激光多普勒测振仪（LDV）是利用激光多普勒效应对物体振动进行测量的一种测量仪器。可用于对表面进行非接触式振动测量的科学仪器。LDV的激光束被发射到待测物体的表面，并且由于该表面的运动使反射的激光束产生多普勒频移，从中可提取表面的振动幅度和频率。LDV无需进行质量加载即可进行振动测量。

高性能单点激光测振仪OptoMET NOVA-BASIS-PLUS可以测量速度、位移、加速度物理量，最大5m/s的可测速度，4nm/s的振动速度分辨率、4pm的振动位移分辨率；DC-500kHz的频率范围，150mm-10m的测量距离。

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图3 高性能单点激光测振仪

6测点布置

（1）噪声测点布置

按标准或企业要求进行噪声传感器的布置，布置2个位置，如图4所示。由于电机噪声较小，噪声传感器（麦克风）分别距离电机外壳1cm的距离。

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图4 噪声测点布置

（2）振动测点布置

按标准或企业要求进行振动测量的布置，如图5所示。激光测振仪架设在电机的一侧，检测采集电机外壳的振动，可见图4中的绿色光电位置。

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图5 振动测点布置

7实验结果分析

采集汽车空调翻板电机在静置和运行状态下的振动噪声，对比判断不同异常样件的振动噪声特征。如图7所示，为某一样件的振动频域曲线对比。

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图7 振动频域曲线

8服务企业

上海朴渡信息科技有限公司

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