洗衣机电动机噪声测量不确定度的计算

吴建峰，戚 春，钱今炀

(1．中国电子科技集团公司第二十一研究所，上海200233;2．中国人民解放军驻上海航天局中心军事代表室，上海200240)

在实际测量中很多因素会影响家用洗衣机用旋转电动机噪声测量不确定度的值，它是测试人员、测试设备、测试操作规程、测试环境及软件等几大因素的综合，并贯穿于获得测量结果的整个过程中。

1洗衣机电机噪声测量不确定度的计算方法

洗衣机电机噪声的测试按现有的国家标准的规定，应采用GB10069．1-88《旋转电机噪声测定方法及限值，噪声工程测定方法》［2］进行测试，先测试电机的声压级噪声，通过函数关系式计算出电机最终A计权声功率级噪声LW。具体计算公式如下:

式中:LW为A计权声功率级噪声;为A计平均声压级噪声;s为测量面积，测试采用半球面法测点配置，故 s=2πr2;s0为基准面积，s0=1 m2。

2测量不确定度的来源分析

综合测量方法及测量环境等因素对测量不确定度的影响可分为以下两大类:

2．1测量与环境因素对平均声压级噪声影响从而对测量结果不确定度的影响

(1)重复性测试对平均声压级噪声的影响

(2)2230型声级计校准所带来的不确定度对平均声压级噪声的影响

(3)2230型声级计分辨率对平均声压级噪声的影响

(4)环境条件即测试场所的环境反射对平均声压级噪声的影响

(5)温度、气压对平均声压级噪声的影响

2．2测量半径的误差对测量结果不确定度的影响

在测试过程中测量半径是用直尺来确定的，因此不用考虑半径测量时直尺没有拉直而引起的误差，只需考虑显示误差，其显示误差为±0．5 mm。

噪声测量的不确定度影响因素如图1所示。

图1 测量的不确定度影响因素

综上所述由分析影响洗衣机电动机噪声测量不确定度的六大因素和特点可知，重复性测量引起的不确定度应采用A类评定方法，其余几种因素应采用B类评定方法。

3测量不确定度的评定

3．1测量不确定度的A类分量

A类不确定度是在一系列重复测量中，用统计方法计算的分量。

本文采用某公司的XTD-180型家用洗衣机用旋转电动机，测试人员相同，测试条件按国标GB10069．1-88［2］的要求进行并保持一致;且测试时保证背景噪声为17．9 dB(A)。噪声测试数据如表1所示。

表1 声压级噪声测试数据

由六次测量值通过贝塞尔公式:

3．2测量不确定度的B类分量

凡是不符合统计规律的不确定度称之为B类不确定度，它主要由仪器设备自身精度限制和其它系统性因素产生。

3．2．1声级计校准扩展不确定度的影响对测量不确定度的贡献

查声级计校准报告得扩展不确定度U95=0．19 dB，由于校准报告无其它可供参考量，故认定校准的不确定度为t分布，置信水准p=95%。

3．2．2 2230型声级计分辨率对平均声压级噪声的影响对不确定度的贡献

数字仪器指示装置的分辨率(δx)是产生不确定度的主要因素。其标准偏差为u=0．29δx。

由2230型声级计的使用说明书可知，2230型声级计液晶显示的分辨率为0．1 dB，故声级计分辨率引起的不确定度分量 uB2=0．29δx=0．029 dB(A)。

数字仪器显示的分辨力是可见的、较直观的，故对其信息来源的可信程度非常高;因此认定其自由度vB2=∞。

3．2．3温度、气压对平均声压级噪声的影响对不确定度的贡献

测试时环境条件为:温度17℃、相对湿度60%，由于上海所处的海拔高度约为4 m，故可认为其大气压力为100 kPa。由下式:

得K3=0．022 dB(A)，故温度、气压对平均声压级噪声的不确定度分量uB3=K3=0．022 dB(A)。

我们对其信息来源的可信程度为90%;查文献［1］中表6．3可得自由度 vB3=50。

3．2．4测量半径误差对不确定度的贡献

假设对其信息来源的可信程度为90%;查文献［1］中表格，查得自由度vB4=50。

3．2．5环境反射对平均声压级噪声的影响对不确定度的贡献

由于测试的噪声室是半消音室，为半自由场，因此不考虑其对不确定度的影响。

3．3合成测量不确定度的计算

3．3．1合成不确定度计算

(1)所有测量的声压级量的贡献

由于各标准不确定度分量之间除uB3负相关之外，其余互不相关，故:

(2)测量的声压级的贡献与测量半径的贡献是正或负相关

总的合成不确定度uc=uc1±uB4=0．097 8±0．006 dB(A)，取其大值，因此合成不确定度uc=0．103 dB(A)

3．3．2合成不确定度的自由度计算

合成不确定度的自由度计算公式:

经过计算得到合成不确定度的自由度为veff=22。

3．4扩展不确定度的确定

确定包含因子K值，按p=95%，veff=22，查文献［1］中附录 A，可得 t95=2．09，所以 k=t95=2．09，扩展不确定度 U=kuc=2．09 ×0．103=0．215 dB(A)

4结 语

噪声测试中主要的测量不确定度来源为设备的精度，所以测试设备精度越高，越有利于测量的正确性的提高，实践证明设备需定期计量检定。由于声级计放置的环境件(尤其是潮湿)对声级计传感器有较大影响，因此在计量检定后将声级计置于恒温室可提高测量系统的有效性，另外在测试之前用经过计量检定的声校准器对声级计进行自检也很必要。

［1］ JJF1059-1999，测量不确定度评表与表示［S］．

［2］ GB10069．1-88，旋转电机噪声测定方法及限值［S］．

［3］ JB/T3758-1996，家用洗衣机用电动机通用技术条件［S］．