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【摘 要】介绍了通过测量电机振动，并将振动信号放大借以测量电机噪声的方法，并对测量原理进行了说明。阐述了该类噪音仪的使用条件及生产线在线检测时出现的问题和解决办法。
【关键词】微电机；振动；噪声；噪声检测仪
目前，机电产品及设备都采用声功率级进行噪声质量的评价指标，而声功率级是采用声压法测定的，声压法对测试的声学环境要求较高，当要求的测量精度较高时，一般要在消声室或是半消声室进行，而这些声学环境需要大量资金来建设。电机噪声是微电机制造工艺中需重点控制的检测项目。现在微电机制造行业普遍采用噪音房作为噪声检测的场所，由噪声检测员在噪音房中对微电机噪声合格与否做出判断。但这种检测噪声方式存在噪音房占地空间大；噪音房割断了前后工序的联系，使调整前后工序内容、提升生产线平衡率受到限制；况且噪音房要装配空调保证噪声检测员的生产环境温度，耗电量也是一个不容忽视的生产成本。
现在在微电机生产企业正在研究使用噪声检测仪检测噪声方法，以期解决困扰企业的噪声检测难题。广东美的厨房电器制造有限公司电子电器工厂多年来对使用基于声功率级的噪声检测仪检测噪声方法进行试验和试用，取得了一定的使用经验，取得了预期效果。
1 基于声功率级的噪声检测仪的原理
对微电机运行中会产生异常噪声—转子与定子铁心的摩擦音、转子与其它定子部件的摩擦音、轴承音、电磁音……。这些噪音都是因电机运行中的振动引起的。当以上振动在声频范围内时，会激发周围空气介质相应振动，从而以声波形式向外辐射噪声。这种结构噪声可以通过测定物体表面的振动速度级及其辐射效率来表征。因此通过加速度传感器测量其固有辐射效率的表面速度级，并将振动转化为电信号，经信号放大器衰减环境振动，放大及滤波处理期望测量的振动频率，经高保真音箱或高保真耳机将声音放大，由检测员判断噪声类型和程度，做出合格与否的判断。
2 测量条件及准备工作
用基于声功率级的噪声测量仪进行噪声测量工作时，需要完成以下准备工作：
2.1 传感器与电机铁芯或机壳紧密接触
使用的加速度传感器可以采用两种方式与被测电机连接：一种是在加速度传感器上安装强力电磁铁，由电磁铁直接吸附在具有导磁性的矽钢片定子铁心或导磁性的铁质机壳或底座上。第二种方法是将加速度传感器安装在电机测量工装上。一般是待测电机依靠自身重力与测量工装贴合。
2.2 测量系统与环境振动隔离。
基于声功率级的噪声检测仪设计初衷，是考虑到隔离环境振动比隔离环境噪声更容易和经济。所以靠减震系统或仅使用减震海绵等容易获得的材料，就可以将电机和加速度传感器组成的待测系统与环境振动隔离开。通过减振材料隔离，测量系统可以直接在生产线上使用，生产线运行引起的振动，和设备运行引起的振动，都能有效与测量系统隔离。
2.3 电机空载测量
用该类噪声检测仪测量时，电机空、负载都可以。但从测量实际情况看，一般是将噪声检测仪设置在生产线上实施在线测量，所以优先考虑电机空载运转测量。
2.4 可以将电机连续运行的性能测量项目与噪声检测仪合并在一个工位测量
噪声测量时需要按使用电压接通电机并使电机运转，所以电机功率测量、电流测量与噪声测量可以合并到同一个工位，从而达到节省生产线人力，降低测试成本的目的。
3 测量过程中的问题及解决办法
3.1 特征测量点的选取
按GB10068.1《旋转低级振动测定方法》要求，因电机各点振动引起的噪声辐射是不均匀的，需要多点测量，取平均值作为电机噪声的评价依据。但在线测量时不具备标准规定的条件，且因生产节拍限制，也没有充裕时间时间在空间上选取多点测试。为解决该问题，我们在生产过程进行噪声测量实践中，是以选取特征测量点的方法，进行模拟测量的。一般的规律，定子铁心外露的微电机可以选取定子铁心作为测量体，在保证加速度传感器接触可靠的前提下，测量点可在铁心外表面上任意选取。如果是将电机放置在装配了加速度传感器的测量工装上，只要将电机可靠放置到测量工装上即可
3.2 磁铁吸合或电机与测量工装撞击声的处理
因噪声测量仪加速度传感器与电机铁心或机壳接触时，磁铁吸到铁心上或电机放置到测量工装上时，都会存在加速度传感器与电机的撞击；该撞击振动经传感器接收，并先于被测噪音被放大；并且因该振动频率与被测异常噪音接近，无法用降噪方法进行消除；所以磁铁吸合或电机与测量工装撞击声强大于待测噪音，且该噪音会在高保真耳机或音箱中产生巨大声响，影响到测试人员的听力；严重的还会导致短暂听力损伤。
我们采取了屏蔽以上噪声的方法进行解决：
首先必须把加速度传感器装在一个铜质基座上，基座上装配一个接近传感器；同时在音箱或耳机通路中串联一个时间继电器，用接近传感器的信号，作为控制时间传感器接通的控制信号；将时间传感器串联进音箱或耳机电路中。通过调整时间继电器的延时时长，将音箱或耳机的接通时间迟后，把磁铁吸合或电机与测量工装撞击声屏蔽掉。这样就较好地解决了以上噪音对电机测量的影响。
因我们是在现有噪音测试仪上做的改进，表明做延迟电路是可以解决电机与测量工装撞击声的影响的。该延迟电路也可以直接在噪音检测仪上实现，并且可以对延时接通时间进行调整，以满足实际测试需要。
3.3 噪声监测仪定性判断和定量测量的问题
通过电机表面振动速度级的测量来计算振动声功率级的辐射，通过 A计权网络，可以计算声功率级[5]。理论上来说，可以用以上方法定量测定噪音值，并以此做出噪音合格与否的判断。但在实际测试时，我们发现仅仅依据噪音测量值，并不能准确判断电机实际噪音水平。原因如下：
引起不适感的低频噪音，如电机松动声，可能声功率值并不大，但正好处于听觉域敏感范围内。这类噪声在基于声功率级的噪声检测仪上能够明显地放大出来，但耳听判断噪声值并不是特别大。这类噪音必需得到控制，也仅能通过测量员定性判断进行鉴别和判定。
滚动轴承损伤或滑动轴承与轴间损伤时产生的噪音，一般声功率值不大，但也必须检出，以免在出厂后因损伤加大，致使噪音升大。因轴承损伤有特定的频率特征，人耳很容易分辨出来，但因声功率不大而不能用噪音仪直接设定阈值判断。
运转部件与固定部件的摩擦音，会产生较强烈的振动，且会产生较大的声功率级。这类噪音，十分适合用噪音仪测量和设置阈值判定。测定该类噪音，使用基于声功率级的噪声测量仪是个很好的选择。
4 结语
电机在线噪音控制一直是电机企业投入大量人力物力极力解决的问题，特别是微电机在线噪声控制技术的研究和利用，是微电机企业急需突破的检测难题。基于声功率级的噪声检测仪在生产中的使用，提供了一个解决该问题的途径。随着科学技术的进步，微电机在线噪声技术还将不断进步，进而为微电机的噪声检测和控制做出突出贡献，带动微电机行业的发展。
随着电子技术的发展、及对微电机异音机理和模型的深入研究和探讨，可以解决不依赖噪音检测员工，而是可以定量检测，在线定量判断噪音水平。届时才能真正取消微电机生产线上的噪音房，并且将噪音检测员工从噪声损害环境中解放出来。
参考文献：
[1]赵文辉，冯嫦杰.变频电机噪声分析与计算[J].防爆电机，2011（6）.
[2]陈永校，储自强，应善成.电机的噪声分析与控制[M].浙江：浙江大学出版社，1987.
[3]程发斌，汤宝平，赵玲.声强法在电动机噪声测试中的应用[J]. 重庆大学学报，2004（27）.？
[4]马久旭，王传军.VNT振动噪声检测仪在电机噪声测量中的应用[J].中小型电机，2001（02）.
[5]陈世坤.《电机设计》[M].北京：北京机械工业出版社，2000.
【关键词】微电机；振动；噪声；噪声检测仪
目前，机电产品及设备都采用声功率级进行噪声质量的评价指标，而声功率级是采用声压法测定的，声压法对测试的声学环境要求较高，当要求的测量精度较高时，一般要在消声室或是半消声室进行，而这些声学环境需要大量资金来建设。电机噪声是微电机制造工艺中需重点控制的检测项目。现在微电机制造行业普遍采用噪音房作为噪声检测的场所，由噪声检测员在噪音房中对微电机噪声合格与否做出判断。但这种检测噪声方式存在噪音房占地空间大；噪音房割断了前后工序的联系，使调整前后工序内容、提升生产线平衡率受到限制；况且噪音房要装配空调保证噪声检测员的生产环境温度，耗电量也是一个不容忽视的生产成本。
现在在微电机生产企业正在研究使用噪声检测仪检测噪声方法，以期解决困扰企业的噪声检测难题。广东美的厨房电器制造有限公司电子电器工厂多年来对使用基于声功率级的噪声检测仪检测噪声方法进行试验和试用，取得了一定的使用经验，取得了预期效果。
1 基于声功率级的噪声检测仪的原理
对微电机运行中会产生异常噪声—转子与定子铁心的摩擦音、转子与其它定子部件的摩擦音、轴承音、电磁音……。这些噪音都是因电机运行中的振动引起的。当以上振动在声频范围内时，会激发周围空气介质相应振动，从而以声波形式向外辐射噪声。这种结构噪声可以通过测定物体表面的振动速度级及其辐射效率来表征。因此通过加速度传感器测量其固有辐射效率的表面速度级，并将振动转化为电信号，经信号放大器衰减环境振动，放大及滤波处理期望测量的振动频率，经高保真音箱或高保真耳机将声音放大，由检测员判断噪声类型和程度，做出合格与否的判断。
2 测量条件及准备工作
用基于声功率级的噪声测量仪进行噪声测量工作时，需要完成以下准备工作：
2.1 传感器与电机铁芯或机壳紧密接触
使用的加速度传感器可以采用两种方式与被测电机连接：一种是在加速度传感器上安装强力电磁铁，由电磁铁直接吸附在具有导磁性的矽钢片定子铁心或导磁性的铁质机壳或底座上。第二种方法是将加速度传感器安装在电机测量工装上。一般是待测电机依靠自身重力与测量工装贴合。
2.2 测量系统与环境振动隔离。
基于声功率级的噪声检测仪设计初衷，是考虑到隔离环境振动比隔离环境噪声更容易和经济。所以靠减震系统或仅使用减震海绵等容易获得的材料，就可以将电机和加速度传感器组成的待测系统与环境振动隔离开。通过减振材料隔离，测量系统可以直接在生产线上使用，生产线运行引起的振动，和设备运行引起的振动，都能有效与测量系统隔离。
2.3 电机空载测量
用该类噪声检测仪测量时，电机空、负载都可以。但从测量实际情况看，一般是将噪声检测仪设置在生产线上实施在线测量，所以优先考虑电机空载运转测量。
2.4 可以将电机连续运行的性能测量项目与噪声检测仪合并在一个工位测量
噪声测量时需要按使用电压接通电机并使电机运转，所以电机功率测量、电流测量与噪声测量可以合并到同一个工位，从而达到节省生产线人力，降低测试成本的目的。
3 测量过程中的问题及解决办法
3.1 特征测量点的选取
按GB10068.1《旋转低级振动测定方法》要求，因电机各点振动引起的噪声辐射是不均匀的，需要多点测量，取平均值作为电机噪声的评价依据。但在线测量时不具备标准规定的条件，且因生产节拍限制，也没有充裕时间时间在空间上选取多点测试。为解决该问题，我们在生产过程进行噪声测量实践中，是以选取特征测量点的方法，进行模拟测量的。一般的规律，定子铁心外露的微电机可以选取定子铁心作为测量体，在保证加速度传感器接触可靠的前提下，测量点可在铁心外表面上任意选取。如果是将电机放置在装配了加速度传感器的测量工装上，只要将电机可靠放置到测量工装上即可
3.2 磁铁吸合或电机与测量工装撞击声的处理
因噪声测量仪加速度传感器与电机铁心或机壳接触时，磁铁吸到铁心上或电机放置到测量工装上时，都会存在加速度传感器与电机的撞击；该撞击振动经传感器接收，并先于被测噪音被放大；并且因该振动频率与被测异常噪音接近，无法用降噪方法进行消除；所以磁铁吸合或电机与测量工装撞击声强大于待测噪音，且该噪音会在高保真耳机或音箱中产生巨大声响，影响到测试人员的听力；严重的还会导致短暂听力损伤。
我们采取了屏蔽以上噪声的方法进行解决：
首先必须把加速度传感器装在一个铜质基座上，基座上装配一个接近传感器；同时在音箱或耳机通路中串联一个时间继电器，用接近传感器的信号，作为控制时间传感器接通的控制信号；将时间传感器串联进音箱或耳机电路中。通过调整时间继电器的延时时长，将音箱或耳机的接通时间迟后，把磁铁吸合或电机与测量工装撞击声屏蔽掉。这样就较好地解决了以上噪音对电机测量的影响。
因我们是在现有噪音测试仪上做的改进，表明做延迟电路是可以解决电机与测量工装撞击声的影响的。该延迟电路也可以直接在噪音检测仪上实现，并且可以对延时接通时间进行调整，以满足实际测试需要。
3.3 噪声监测仪定性判断和定量测量的问题
通过电机表面振动速度级的测量来计算振动声功率级的辐射，通过 A计权网络，可以计算声功率级[5]。理论上来说，可以用以上方法定量测定噪音值，并以此做出噪音合格与否的判断。但在实际测试时，我们发现仅仅依据噪音测量值，并不能准确判断电机实际噪音水平。原因如下：
引起不适感的低频噪音，如电机松动声，可能声功率值并不大，但正好处于听觉域敏感范围内。这类噪声在基于声功率级的噪声检测仪上能够明显地放大出来，但耳听判断噪声值并不是特别大。这类噪音必需得到控制，也仅能通过测量员定性判断进行鉴别和判定。
滚动轴承损伤或滑动轴承与轴间损伤时产生的噪音，一般声功率值不大，但也必须检出，以免在出厂后因损伤加大，致使噪音升大。因轴承损伤有特定的频率特征，人耳很容易分辨出来，但因声功率不大而不能用噪音仪直接设定阈值判断。
运转部件与固定部件的摩擦音，会产生较强烈的振动，且会产生较大的声功率级。这类噪音，十分适合用噪音仪测量和设置阈值判定。测定该类噪音，使用基于声功率级的噪声测量仪是个很好的选择。
4 结语
电机在线噪音控制一直是电机企业投入大量人力物力极力解决的问题，特别是微电机在线噪声控制技术的研究和利用，是微电机企业急需突破的检测难题。基于声功率级的噪声检测仪在生产中的使用，提供了一个解决该问题的途径。随着科学技术的进步，微电机在线噪声技术还将不断进步，进而为微电机的噪声检测和控制做出突出贡献，带动微电机行业的发展。
随着电子技术的发展、及对微电机异音机理和模型的深入研究和探讨，可以解决不依赖噪音检测员工，而是可以定量检测，在线定量判断噪音水平。届时才能真正取消微电机生产线上的噪音房，并且将噪音检测员工从噪声损害环境中解放出来。
参考文献：
[1]赵文辉，冯嫦杰.变频电机噪声分析与计算[J].防爆电机，2011（6）.
[2]陈永校，储自强，应善成.电机的噪声分析与控制[M].浙江：浙江大学出版社，1987.
[3]程发斌，汤宝平，赵玲.声强法在电动机噪声测试中的应用[J]. 重庆大学学报，2004（27）.？
[4]马久旭，王传军.VNT振动噪声检测仪在电机噪声测量中的应用[J].中小型电机，2001（02）.
[5]陈世坤.《电机设计》[M].北京：北京机械工业出版社，2000.