了解声压级
定义：什么是声压级？
声压级 声压级 (SPL) 是相对于参考声压的对数测量值，单位为分贝 (dB)。对于机械设备而言，SPL 量化了噪声发射强度——即设备辐射声音的响度——通常使用麦克风或声级计在特定距离进行测量。SPL 与 振动 因为振动表面会辐射声音，所以声学测量可以作为振动分析的补充，用于评估机械状况，特别是诊断产生特征音调或宽带噪声信号的空气动力学、齿轮和轴承问题。.
虽然声压级测量主要是一个职业健康和环境问题（听力保护、噪声法规），但它也具有诊断价值：噪声变化通常先于或伴随机械退化，声学分析可以通过类似于振动频谱的特征频率模式来识别特定故障。.
数学表达式
公式
- 声压级 (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- 其中 P = 测量的声压 (Pa)
- P₀ = 参考压力 = 20 µPa（人类听觉阈值）
- 对数标度可以适应巨大的压力范围。
分贝标度
- 0 dB： 听力阈值
- 30-40 分贝： 安静的房间
- 60-70 分贝： 正常对话
- 80-90 分贝： 机器噪音较大，建议佩戴听力保护装置。
- 100-110 分贝： 机器噪音很大，需要佩戴耳塞等听力保护装置。
- 120+ 分贝： 疼痛阈值，即刻听力损伤
测量
声级计
- 精密麦克风
- 频率计权（A、C 或 Z）
- 时间加权（快、慢、脉冲）
- 以分贝声压级显示
- 符合 IEC 61672 标准的 1 级（精密）或 2 级（通用）
测量距离
- 近场： 距源头小于 1 米（近距离测量）
- 远场： > 1 米（自由场测量）
- 标准： 机械设备通常为1米。
- 声压级降低： 距离每增加一倍，衰减约 6 分贝（自由场）
频率计权
- A计权： 模拟人耳灵敏度，最常见
- C 加权： 相对平坦，包含低频
- Z（线性）： 无加权，所有频率相等
- 单位： dBA、dBC、dBZ（表示所使用的加权方式）
与振动的关系
振动产生的声辐射
- 振动的表面会辐射声波
- 声功率 ∝ 速度² × 面积（近似值）
- 相关性：振动强度越高，声压级通常也越高。
- 但关系复杂（辐射效率各不相同）
诊断相关性
声谱分析
音调成分
宽带噪声
- 空气动力学： 湍流、流动噪声
- 气蚀： 随机气泡破裂
- 轴承损坏： 宽带缺陷增加
- 摩擦： 连续随机发射
应用
状态监测
- 补充振动测量
- 轴承早期缺陷指示（振动前噪音增大）
- 齿轮磨损监测（噪声质量变化）
- 快速定性评估
质量控制
- 新设备验收（噪音限制）
- 维修后验证
- 制造过程中的产品质量
监管合规
- 职业噪声暴露（美国职业安全与健康管理局、欧盟指令）
- 社区噪音限制
- 设备规格
- 文件要求
故障排除
- 确定噪声源位置
- 确定造成设施整体噪音的因素
- 验证降噪措施
典型机械噪音水平
按设备类型
- 电动机： 70-85 分贝
- 离心泵： 75-90 分贝
- 风扇/鼓风机： 80-100 分贝
- 变速箱： 75-95 分贝
- 压缩机： 85-105 分贝
- 柴油发动机： 95-110 分贝
噪声作为诊断指标
噪音增加
- 轴承劣化（摩擦声、尖叫声）
- 齿轮磨损（啸叫强度增加）
- 润滑问题（摩擦噪音增大）
- 松动（嘎嘎作响）
改变噪声特性
- 出现新的音调
- 频率偏移
- 间歇性噪音
- 所有这些都表明问题正在发展。
测量标准
- IEC 61672： 声级计规格
- ISO 3744： 声功率测定
- ISO 1680： 机械噪声测试规范
- ANSI S12.19： 机械噪声测量
声压级虽然主要是一个健康和环境指标，但它也能提供与机械状况相关的宝贵诊断信息。声学测量是对振动分析的补充，有时能更早地指示轴承或齿轮的劣化，并且对于将机械振动与声辐射相结合进行全面的机械评估至关重要，从而实现设备健康评估的完整性。.
类别
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