合肥XX汽车水泵噪声测试系统
技术方案(删减后公开稿)
N0.TYH170405D-02
用户方：合肥XX汽车部件有限公司
设计方：苏州太阳花感知技术有限公司
二〇一七年四月六日

合肥XX汽车水泵噪声振动测试系统技术方案
N0.TYH170405D-02
1、 测试系统名称：汽车水泵噪声振动测试系统
1.1、测试目的：半消声室需要有足够大的空间尺寸和足够低的噪声底限，汽车水泵测试台架测试头布置在半消声室内，依据GB/T 17483、GB/T 6882、GB/T 6882、ISO3744等标准，测试水泵在指定的稳定速度下的声压级、声功率级和噪声功率谱。振动测试在监视水泵泵体振动、水泵和测试台架部件的固有频率试验、寻噪声源位置或其他与振动有关试验时使用。
1.2、内容：噪声振动测试系统主要包含传感器、动态信号采集器、噪声振动分析软件等组件。根据适用测试标准（主要是ISO3744），对半消声室和水泵测试台架的制造提出要求，提供噪声振动测试的具体方案。在用户指定的试验间内安装、调试噪声振动测试系统，合格后交付客户使用。提供的服务包括：设计、制造、运输、调整、安装、发货、试验验收、试运转调整、交付和培训。
2. 测试系统的主要依据
GB/T 3947:1996    声学名词术语
GB/T 17483:1998    液压泵空气传声噪声测定规范
GB/T 6881.1:2002  声学 声压法测定噪声源声功率级混响室精密法
GB/T 6881.3:2002  声学 声压法测定噪声源声功率级混响场中小型可移动声源工程法第2部分：专用混响测试室法
GB/T 6882:2008    声学 声压法测定噪声源声功率级消声室和半消声精密法
GB/T 3767:1996    声学 声压法测定噪声源声功率级 反射面上方近似自由场的工程法
GB/T 3768:1996    声学 反射面上方采用包络测量表面的简易法
GB/T8098:1999      泵的噪声测量与评价方法
IEC61672-1:2002    电声、声级计、第1部分：技术要求
水泵振动、噪声测量规范  Q/JQ XXXX-2013  江淮汽车股份有限公司
乘用车普通动力转向油泵试验规范Q/SQR.04.272－2006 奇瑞汽车有限公司企业标准
ISO3740：2000 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources - Guid
elines for the use of basic standards
ISO3744:2010  Acoustics - Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane
ISO3745:2003 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure – Precision methods for anechoic and hemi-anechoic room
ISO3747:2011  Acoustics - Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - Engineering/survey methods for use in situ in a reverberant environment
其中，ISO3740是声功率测试测试方法的综述和总则，它把噪声声功率测量方法分为精密级、工程级和简易级，并对测试场地提出具体分类和要求，不同的测试方法和测试环境对应ISO3744、ISO3745、ISO3747等国际标准。客户要求在半消声室中测试，客户选用工程级方法，应用的主要就是ISO3744标准，这个标准是我们最主要的依据。
另外，测点高规定应用参考了GB/T 8098：泵的轴线距反射面（地面）的高度为泵的中心高，当泵的中心高小于或等于1m时，测点高规定1m。当泵的中心高大于1m时，测点高与中心高相同。试验环境部分传感器的布置参考ISO3745。IEC61672取消和替代 IEC60651和IEC60804，我们对于噪声声级计和倍频程的分析参照这个标准。
本文所用国标和ISO标准的对应关系：国标GB/T 3767和国际标准ISO3744内容和几乎要求是一样的，国标等价采用了ISO标准；国标GB/T6882和国际标准ISO3745内容和要求是几乎一样，国标等价采用了ISO标准。
图1 水泵测试系统总体结构
3.基本技术方案
3.1试验总体结构
根据《水泵振动、噪声测量规范  Q/JQ XXXX-2013  江淮汽车股份有限公司》，选用工程级（根据ISO3740：2000标准规定产品噪声声功率测量分为精密级、工程级和简易级）半消声室试验室。
温度要求：测试时的空气温度范围是15℃-30℃（因为具有不同噪声产生机理的噪声源，是为了保证偏差小于0.2dB）。
湿度要求：在空气温度15℃-30℃，湿度的最大修正量近似为0.04dB， 可以忽略不计。
半消音室内布置水泵运转台架、转动装置和进出水管路，室外有水泵的运转控制设备、水箱等。水泵工作噪声测试需要在一定的进出口压力、流量、温度、转速下进行。测试时，水泵的安装条件应与发动机应用环境保持一致。
半消声室具有一定高度的底架支座，距地面约50-100cm，传动轴从半消声地板面下穿过，通过皮带轮驱动水泵，转速可以通过控制台设定。进出水管从地板穿出和测试台架的测试管路相连，控制台可以通过控制阀控制和测量压力、流量等试验参数。动力线和信号线均从半消声室地板穿入，两线从不同的地板孔穿出，要有隔离和接地措施。
如果电机的噪声较大，可以用消声材料为电机做一下包覆，以免电机噪声从板消声室地板传入。
噪声试验台架应包括水泵及其安装夹具、满足转速需要的电机驱动系统及其安装夹具、电机水泵连接机构，以及能改变内部压力值以模拟不同系统压力和水泵进出口压力的冷却液储液箱、冷却液加热/制冷装置、带流量计和可变流量控制阀的管路系统等。设计隔声罩以屏蔽电机、皮带轮、联轴器等传动结构噪声；对电机夹具系统和水泵夹具系统分别进行减振、隔声处理。
3.2 传感器位置
根据《水泵振动、噪声测量规范  Q/JQ XXXX-2013  江淮汽车股份有限公司》，测试点高
规定如下：泵的轴线距反射面（地面）的高度为泵的中心高，当泵的中心高小于或等于1m时，测点高规定1m。当泵的中心高大于1m时，测点高与中心高相同（参考GB/T8098-1999）
水泵噪声测试传声器位置按GB3767（ISO3744）标准布置，采用标准的平行六面体测量表面。根据水泵噪声试验台实际状态，测量表面传声器位置按GB3767（ISO3744）标准附录中C7的所示布置。《水泵振动、噪声测量规范  Q/JQ XXXX-2013  江淮汽车股份有限公司》认为在恒定转速时，水泵的声源为稳定噪声声源，且辐射成对称性，可以将C7测量表面传声器布置减少为4个，4个测点（P1、P2、P3、P4）布置如图3.
图2 水泵测试台架噪声测试点布置
3.3水泵噪声的测定
测试时，4个测点距水泵50cm，水泵到半消声室墙壁的距离大于1.5m,水泵的安装条件必须与应用于发动机时的状态保持一致，皮带张紧力和水管的连接保持与发动机上的状态一致，皮带张紧力和水管的连接保持与发动机上一致，水泵性能参数与设计点性能参数保持一致，其中流量偏差允许在设计点流量偏差±10%条件下确定，驱动电机转速取发动机转速。将稳态下各位置测点的声压数据按照ISO3744标准进行数据处理，获得水泵在各测试条件下的总声压级、测试表面的总功率级和声功率谱。
在试验之前，先使泵充分运行，以便排除系统中的空气。然后调至需要测试的工况，并使运行参数稳定在±2%范围内（参考GB/T17483-1998）.
3.4 测试工况
测试过程，以发动机的稳定转速分成不同工况。 测定泵各转速的噪声值（采用TYH801软件Overall总级值分析），测量时间≥10S（参考GB/T17483-1998），读取各转速噪声平均
值（一般取5点求平均值）。选取转速根据所匹配发动机转速范围及水泵与曲轴转速比确定，一般选取的发动机转速为750RPM、1000RPM、2000RPM、3000、4000、5000、6000时对应的水泵转速，出口压力设定，发动机在相应转速时，水泵的流量可控。在测试前，针对要测试的水泵，根据所匹配的发动机润滑系统实验值，或者设计值完成工况测试表。
3.5测试结果及处理
噪声测试采用4点法，测试系统接收的信频范围20-20kHz。信号分析参数为：采样率大于等于44100Hz， FFT长度为大于等于16384，采用hanning窗，线性平均方式。数据处理时对信号做A计权及1/3倍频程处理。试验分析时背景噪声和工作噪声总声压级及声功率根据ISO3744标准计算。
发动机转速（RPM）
水泵与曲轴的传动比
水泵转速(RPM)
背景噪声(dBA)
泵工作噪声(dBA)
总声功率级(dBA)
正前方
左侧
右侧
正上方
实测值
标准值
750
66
1000
70
2000
80
3000
85
4000
江淮汽车国际公司
90
5000
95
额定转速
98
表1 水泵噪声测试结果表
测试评价方法：一台合格水泵再各个工况运转首先主观上评价不可有异响，另外，需限制其在不同工作转速下的最大可以接受噪声。 《水泵振动、噪声测量规范  Q/JQ XXXX-2013  江淮汽车股份有限公司》规定须低于汽车发动机在对应工况下要求噪声等级或实测噪声等级3分贝以上，对于4点测试法，水泵噪声技术要求包括对水泵在各测试条件下的1/3倍频程声功率要求、稳态转速下的总声功率要求，其总声功率不能超过每种稳态转速下要求的参考等级，稳态转速下的声功率谱不能超过其对应状态的声功率谱参考等级。参考等级为所匹配发动机在稳态过程中所要求的声功率等级基础上降低3 dB.