1、汽車振動噪聲檢測實驗報告 汽車振動噪聲檢測實驗報告一、實驗?zāi)康?、認(rèn)識加速度傳感器和聲傳感器，了解兩種加速度傳感器的不同；2、學(xué)會加速度傳感器和聲傳感器的標(biāo)定；3.、進(jìn)一步掌握Synergy數(shù)據(jù)采集儀的操作；4、通過振動和噪聲測試對汽車振動噪聲情況進(jìn)行評價。二、試驗儀器、工具1、Synergy數(shù)據(jù)采集儀2、傳聲器3、IEPE/PE型加速度傳感器4、聲測量機(jī)箱5、電荷放大器6、標(biāo)準(zhǔn)源7、一汽X80SUV8、大眾新捷達(dá)。三、實驗原理1、加速度傳感器： 加速度傳感器，包括由硅膜片、上蓋、下蓋，膜片處于上蓋、下蓋之間，鍵合在一起;一維或二維納米材料、金電極和引線分布在膜片上，并采用壓焊工藝引出導(dǎo)線;工

2、業(yè)現(xiàn)場測振傳感器，主要是壓電式加速度傳感器。加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。本實驗采用三種加速度傳感器，分別為PE、IEPE、電容式三種。前兩種的工作原理基于壓電效應(yīng)，最后一種是電容式的。（1） 壓電效應(yīng)是指：當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時,內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力撤去后，晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。（2） PE型加速度傳感器：輸出電荷量，也

3、叫電荷傳感器。不需要供電，兩根信號線，輸出的是電荷量，可直接接入電荷放大器轉(zhuǎn)化為電壓。 本實驗采用的PE型傳感器相關(guān)參數(shù)為： 電荷靈敏度：9.93Pc/g 電壓靈敏度：8.66mV/g 工作頻率：50Hz 內(nèi)部電容：1147pF優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，適用于極端環(huán)境（極高或極低溫，潮濕，強電磁場和核環(huán)境下）的測量，傳感器的可靠性高，耐久性好，非常重要的測量要求和長期穩(wěn)定性要求非常高的場合，高g值傳感器等多用此類傳感器。缺點：電荷量輸出，需要配電荷放大器，自身的輸出往往很小，所以信噪比不容易做得很高，易受外界電磁場和信號線對地電容的干擾，不宜于遠(yuǎn)距測量對信號線的要求也比較高，用的低頻低噪聲信號

4、線很貴，高溫的就更貴了。用于多通道測量時通常必須配多通道的電荷型調(diào)理器或放大器（一般的數(shù)采模塊都沒有），單通道成本會高于IEPE傳感器的調(diào)理模塊（數(shù)采模塊通常可以配置）。（3） IEPE型加速度傳感器：和PE型相似，只不過傳感器內(nèi)部集成了一個微電路，起到電荷轉(zhuǎn)換和放大的作用（和電荷放大器功能相似），輸出電壓量。本實驗采用的IEPE型傳感器， 本實驗采用的IEPE型傳感器相關(guān)參數(shù)為： 量程為：-25g，+25g 電壓靈敏度：207mV/g 電壓靈敏度：8.66mV/g 工作頻率：54kHz 工作溫度：-54-100優(yōu)點：輸出是經(jīng)過電荷轉(zhuǎn)換和放大的，已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)信號（05V），測量相對容易，信噪比

5、比較高。因為輸出是要經(jīng)過內(nèi)部電路放大的，所以敏感元件可以很小，傳感器的尺寸往往可以做得很小，但是輸出同樣比較大（標(biāo)準(zhǔn)電壓）。電壓輸出，測量比較容易，所用采集器的通用性好，信噪比容易提高，可以用于遠(yuǎn)距測量。缺點：因為內(nèi)部含微電路，所以傳感器抵抗極端環(huán)境的能力通常較差，不適合用于極高溫和極低溫。抗沖擊和振動極限通常比較低。（4） 電容式加速度傳感器：電容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器，其中一個電極是固定的，另一變化電極是彈性膜片。彈性膜片在外力（氣壓、液壓等）作用下發(fā)生位移，使電容量發(fā)生變化。這種傳感器可以測量氣流（或液流）的振動速度（或加速度），還可以進(jìn)一步測出壓力。本實驗

6、采用的電容式加速度傳感器相關(guān)參數(shù)為： 量程為：-10g，+10g 工作溫度：-55-1252、 電容傳聲器： 圖1 電容式傳感器結(jié)構(gòu) 圖2 電容式傳感器剖面圖 圖1、2給出的是電容式傳聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。由固定電極（后板）和膜片（振膜）構(gòu)成一個電容。將一個極化電壓加到電容的固定電極上。當(dāng)聲音傳入時，振膜隨聲波的運動發(fā)生振動，此時振膜與固定電極間的電容量也隨聲音而發(fā)生變化。這時此電容的阻抗也在變化。與其串聯(lián)的負(fù)載電阻的阻值是固定的，電容的阻抗變化表現(xiàn)為輸出電位的變化。經(jīng)過耦合電容，將電位變化的信號輸入到前置放大器，經(jīng)放大后輸出音頻信號。實際的電容式傳聲器中，為了提高靈敏度，減少雜散電容的影響，常常

7、將前置放大器裝在電容放射頭內(nèi)，使固定電極到前置放大器間的引線最短。另外，由于電容傳聲器的靜電容容量很?。◣资畃F至一百pF），在音頻頻率范圍內(nèi)的阻抗相當(dāng)高，故負(fù)載電阻常需取幾百歐以上才能保證電容傳聲器的下限頻率。為與其阻抗相匹配，前置放大器也具有極高的輸入阻抗，因此一般都用場效應(yīng)管輸入的放大器。有的較高檔的電容傳聲器還采用電子管前置放大器。電容傳聲器的前置放大器的作用一方面是對電容傳聲頭輸出的信號進(jìn)行預(yù)放大，另一方面主要是將電容頭的高輸出阻抗轉(zhuǎn)換為低阻抗輸出。電荷放大器：本實驗采用的電荷放大器為BK公司的2635型電荷放大器。 在很多壓電測試場合，需要把電荷量的信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流的信號，此時

8、，就需要用到一種特殊的放大電荷放大器。電荷放大器由電荷變換級、適調(diào)級、低通濾波器、高通濾波器、末級功放、電源幾部分組成。 （1）電荷放大器的原理：利用放大器輸入虛地的概念，把電荷信號直接積分到電路中的積分電容，從而放大器的輸出，便是所有電荷量的總和的輸出。在電荷轉(zhuǎn)換完成的同時，輸入端的電荷將會被耗盡。（2） BK公司的2635型電荷放大器相關(guān)特性： 配置：四級電荷放大器，配有一個輸入放大器、一個低通濾波器放大器、一個積分放大器和一個輸出放大器。 應(yīng)用范圍：可被用于現(xiàn)場以及實驗室的振動測量和記錄。同時適用于水診器的地下水測量以及機(jī)械阻抗測量。 尺寸： 高度：132.6 mm（5.2） 寬度：69

9、.5 mm（2.7） 長度：200 mm（7.9） 重量：1.45 kg（3.2 lb） 特點： 使用 1032 UNF 和 BNC 同軸插座的電荷輸入 最大電荷輸入：105pC 最大輸出：峰值為8 V (8 mA) 交流輸出 輸出阻抗： 1W 直流偏置： 50 mV 0.01 mV 至最高 10 V/pC 的高靈敏度 用于位移和速度的內(nèi)置積分器 內(nèi)置測試振動器 過載檢測 交流電源 電源：3 個內(nèi)裝電池（1.5 V）電源：外部電源，+6 至 +28 V（55mA）的單極性或14 V（14 mA）雙極性直流電源如圖3所示：圖3 電荷放大器此種電荷放大器主要有三排按鈕，第一排為調(diào)節(jié)傳感器靈敏度按鈕

10、靈敏度一般在傳感器說明書上有說明。第二排為調(diào)節(jié)輸出電壓，主要是靈敏度選擇范圍，放大倍數(shù)。第三排為濾波器的設(shè)置，有積分按鈕，調(diào)解低通濾波器和高通截止頻率。試驗發(fā)動機(jī)的頻率為幾百赫茲。 若某傳感器靈敏度為9.93Pc/g，則第一排按鈕旋轉(zhuǎn)到9.93（即靈敏度），電荷放大器第二排按鈕可以旋轉(zhuǎn)到1000mv，100mv等（表示輸入1g的加速度電荷放大器輸出1000mv，或者100mv的電壓）。標(biāo)定的時候我們用標(biāo)準(zhǔn)激振器一般為有效值1g的正弦信號，在采集儀上看到這時輸出的電壓，顯示也為正弦電壓信號，通過對電壓求有效值，即可求出傳感器的靈敏度系數(shù)如200mv/g。四、實驗步驟1、儀器連接：連接方法如圖5所

11、示圖5 試驗連接2、儀器操作：（1）打開設(shè)備 電源開關(guān)位于設(shè)備后側(cè)，按下后打開前端的開機(jī)開關(guān)。然后點擊左面的采集軟件，進(jìn)入如圖6所示界面。然后點擊主界面的系統(tǒng)工具（System tools）按鈕，然后點擊Restore Default（初始化）。 圖6 主界面 圖7 模式選擇（2） 模式選擇 點擊主機(jī)面的Storage Mode按鈕，進(jìn)入如圖7所示界面。點擊Recorder，然后點擊OK，退出該界面。（3） 通道設(shè)置 點擊主界面的Channels按鈕，進(jìn)入通道設(shè)置頁面，如圖8所示。根據(jù)傳感器類型，選擇合適的模式（Mode）及量程（Range），奇士樂產(chǎn)的加速度傳感器在模式上選擇IEPE，BK公

12、司的加速度傳感器選擇DC，傳聲器也選擇DC。 圖8 圖9 標(biāo)定界面（4） 標(biāo)定 IEPE加速度傳感器標(biāo)定方法：點擊最上方的標(biāo)定指導(dǎo)，進(jìn)入如圖8所示界面。將單位改好后，進(jìn)入mv/g界面，將傳感器靈敏度系數(shù)寫入。這種標(biāo)定方法只是一個大概的標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果并不準(zhǔn)確。之后，我們需要進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定，就是通過給傳感器一個已知大小的加速度或聲信號，來改變靈敏度系數(shù)，達(dá)到標(biāo)定的目的。實驗已知振動源為1g的正弦波信號，其有效值為1g，幅值為1.414g。通過改變靈敏度系數(shù)來達(dá)到精確標(biāo)定。PE加速度傳感器標(biāo)定：將加速度傳感器接入電荷放大器，將電荷放大器的輸出接入采集儀。通過調(diào)節(jié)電荷放大器，可以改變輸出信號電壓大小。標(biāo)定方法與IEPE型類似，將加速度傳感器接入振動源，改變靈敏度系數(shù)來標(biāo)定。傳聲器標(biāo)定方法：將傳聲器連入聲音測量機(jī)箱，起一個放大作用。然后將機(jī)箱輸出接入采集儀。傳聲器標(biāo)定源發(fā)出的是一個有效值為94dB（1pa）的正