第11章　機械噪聲基礎

11.1　聲學基本知識

11.1.1　聲波的特性

聲音是日常生活中常見的物理現象，聲音由聲源的機械振動產生，聲源的振動狀態通過周圍介質向四周擴散傳播就形成了聲波。聲波必須通過介質才能傳播，不能像電磁波一樣在真空中傳播。因此產生聲波的條件有兩個，一是要有聲源（固體、氣體、液體均可以），如機械振動物體、壓縮機的進排氣、水流、炸藥爆炸等；二是要有傳播機械振動的介質。

聲波是物質波，是在彈性介質（氣體、液體和固體）中傳播的壓力、應力、質點運動等的一種或多種變化。在氣體和液體中傳播的聲波是縱波，質點運動方向和傳播方向相同；在固體中傳播的聲波包含縱波外，還包含有橫波，橫波的質點運動方向與傳播方向垂直。

本章主要描述空氣中的聲波特性以及相應的一些基本知識，其余流體中的聲波特性具有類似的性質。

11.1.2　描述聲場與聲源的物理量

媒質中有聲波存在的地方稱為聲場。對于聲場和激發出聲場的聲源，需要用物理量描述這兩者的特性。通常，可以用聲壓、質點速度和壓縮量來描述聲場的特性，這三個物理量都表示介質受到聲波的擾動之后產生的變化。聲壓、質點速度和壓縮量之間的關系可以通過連續介質的基本特性推導得出。對于聲波的描述，聲速、波長和頻率也是經常要提及的物理量。

11.1.3　聲學物理量的關系及波動方程

在研究理想流體介質中的聲波特性時，需要做一些基本的假設。首先介質是“理想的流體介質”，理想指介質運動過程中沒有能量損耗，介質團和周圍的介質不發生熱交換，即忽略介質的熱傳導作用，介質的形變過程是可逆的過程，也就是將形變的過程視為熱力學中的等熵絕熱過程。其次，介質是連續的，介質的分子間空隙將不予考慮，研究的是分子運動的整體平均特性。最后假設介質是均勻而且是靜態的，即認為流體本身的流動速度遠小于聲波傳播速度。在本章中敘述的內容都是按照上述假設來處理的。按照上述假設，可以獲得聲學物理量間的關系式，并推導出重要的波動方程。

11.1.4　平面、球面和柱面聲波

11.1.5　聲波的傳播

11.1.5.1　反射、折射和透射

當聲波從介質Ⅰ中入射到與另一種介質Ⅱ的分界面時，在分界面上一部分聲能反射回介質Ⅰ中，其余部分穿過分界面，在介質Ⅱ中繼續向前傳播，前者是反射現象，后者是折射現象。如圖27-11-1所示，入射聲壓p_i，反射聲壓p_r，折射（透射）聲壓p_t，入射角和反射角都等于θ₁，折射角等于θ₂，其計算公式如表27-11-5所示。

當聲波遇到介質層阻擋時，聲波可能會因為透射而部分穿過介質層。以圖27-11-2中的垂直入射波為例，介質層中的入射波和反射波為p_a和p_b。在介質層的前表面（x=0）和后表面（x=L）上聲壓和法向質點速度連續。表27-11-6中集中說明了介質層的聲壓反射系數、聲壓透射系數、能量透射系數。

11.1.5.2　聲波的干涉

11.1.5.3　散射、繞射和衍射

聲波在傳播過程中遇到阻礙物時，或者介質不均勻處會發生散射現象，從不均勻處向各方向發射散射波。遇到的障礙物大小與波長差不多，則當聲波入射時，就產生各個方向幾乎均勻的反射；聲波傳播到界面上時出現反射和折射，如果界面粗糙，則會出現漫反射，這些現象都是散射。

聲波傳播過程中，遇到障礙物或孔洞時，聲波會產生繞射現象，即傳播方向發生改變。繞射現象與聲波的頻率、波長及障礙物的尺寸有關。當聲波頻率低、波長較長、障礙物尺寸比波長小很多時，聲波將繞過障礙物繼續向前傳播。如果障礙物上有小孔洞，聲波仍能透過小孔擴散向前傳播。

所謂的衍射現象是指在物體表面附近，入射波和物體表面反射回來的散射波相互作用，形成復雜的干涉聲場。這種現象稱為衍射，物體附近的聲場稱為衍射場。

其實，不論是散射、衍射和繞射，從波動原理考慮，三者沒有區別，只是名稱上的不同而已。

11.1.5.4　聲波導

聲波導是在三維空間結構的一維或者二維方向上無限延伸，沿著這些延伸的方向聲波能夠傳播的結構，具體見表27-11-8 管內聲場。

單個突變截面管內聲波傳播具體見表27-11-9。

旁支管內聲波傳播見表27-11-10。

截面連續變化管內的聲波傳播見表27-11-11。

一般聲源在無界空間輻射的常常是波陣面逐漸發散的球面波，并將聲的輻射束縛在管中，則管子形狀、尺寸、管壁材料及聲源狀態都會對管中聲波傳播產生影響。接下來介紹矩形和圓柱形聲波導管理論。

矩形聲波導管理論見表27-11-12。

圓柱形聲波導管理論見表27-11-13。

11.1.6　自由聲場和混響聲場

11.1.7　聲源模型介紹

11.1.7.1　簡單聲源模型

11.1.7.2　組合聲源

主要介紹以聲柱表示的組合聲源，具體見表27-11-16。

11.1.7.3　平面聲源

主要以無限大障板上圓面活塞介紹平面聲源，具體見表27-11-17平面聲源。

11.1.7.4　聲模態與聲輻射模態

通過聲輻射功率的表達式，可以構造出輻射算子。輻射算子的特征向量稱為聲輻射模態，特征值正比于聲輻射模態的輻射效率。聲輻射模態僅與結構的外表面幾何形狀及分析頻率有關。結構的輻射模態是分布于結構表面的相互獨立且正交的速度模式。各個模態獨立地向外輻射能量，不會產生耦合。具體見表27-11-18。

11.1.8　聲輻射

聲音由于物體的表面振動而產生。聲場中的聲源尺寸小于波長的1/6時，聲源可以近似地認為是點源，此時聲源的外形對聲場的分布幾乎沒有影響。簡單聲源以及簡單聲源的組合可以用來描述其他聲源輻射的聲場，現實中很多的聲源產生的聲場都可以用一組單極子或偶極子的聲場疊加來代替（見表27-11-19）。

11.2　噪聲的評價

描述噪聲的聲學量有聲壓、聲強、聲功率等。噪聲的強弱需要用數值表示，人們通常用分貝 （dB）來表示。分貝是對聲學量除以參考量并求對數，再乘以一個常數后得到的值。不用聲學物理量的線性值直接評價噪聲，主要有兩個原因。首先，由于人耳聽覺對聲信號強弱刺激的反應不是線性的，而是成對數比例關系。所以采用對數形式的分貝值可以適應聽覺的特點。其次，日常遇到的聲音，若以聲學量的線性值表示，變動范圍很寬，而用對數換算為分貝值就可以縮小聲壓變化的范圍，使之便于評價日常生活中的噪聲。常用的評價量有聲壓級、聲強級和聲功率級。

11.2.1　聲壓級、聲強級和聲功率級

聲壓級、聲強級和聲功率級公式見表27-11-20。

11.2.2　聲級的綜合

在聲場中，有時存在著多個聲源，聲場中測量到的聲級是各個聲源輻射聲級疊加后的結果。由于前述的聲壓級、聲強級、聲功率級都是通過對數運算得來的，不是線性變化的，因此各個聲源輻射聲級的疊加不能采用直接相加的方式計算。能進行相加運算的，只能是聲音的能量，見表27-11-21。

11.2.3　等效聲級

等效聲級示意見圖27-11-3，等效聲壓級計算見表27-11-22。

11.2.4　人耳的聽覺特性

人耳聽覺非常敏感，0dB是人耳能聽到的最小聲壓級，正常人能夠察覺1dB的聲音變化，3dB的差異將感到明顯不同。人耳存在掩蔽效應，當一個聲音高于另一個聲音10dB時，較小的聲音因掩蔽而難以被聽到和理解。由于掩蔽效應，在90～100dB的環境中，即使近距離講話也會聽不清。人耳有感知聲音頻率的能力，頻率高的聲音人們會有“高音”的感覺，頻率低的聲音人們會有“低音”的感覺，人耳正常的聽覺頻率范圍是20～20kHz。人耳耳道類似一個2～3cm的小管，由于頻率共振的原因，在2000～3000Hz的范圍內聲音被增強，這一頻率在語言中的輔音中占主導地位，有利于聽清語言和交流，但人耳最先老化的頻率也在這個范圍內。一般認為，500Hz以下為低頻，500～2000Hz為中頻，2000Hz以上為高頻。語言的頻率范圍主要集中在中頻。人耳聽覺敏感性由于頻率的不同有所不同，頻率越低或越高時敏感度變差，也就是說，同樣大小的聲音，中頻聽起來要比低頻和高頻的聲音響。

對于人耳能感受的聽覺頻率，有一個剛好能引起聽覺的最小聲壓級，稱為聽閾。當聲強度在聽閾以上繼續增加時，聽覺的感受也相應增強，但當振動強度增加到某一限度時，它引起的將不單是聽覺，同時還會引起耳朵鼓膜的疼痛感覺，這個限度稱為最大可聽閾。人耳能承受的最大聲壓級是120dB。聽閾與最大可聽閾之間的范圍，稱為聽覺區域。

11.2.5　噪聲的頻譜分析

噪聲通常包含許多頻率成分，將噪聲的聲壓級、聲級或聲功率級按頻率順序展開，使噪聲強度成為頻率的函數并考查其譜形，這就是頻譜分析，頻譜分析有時也叫頻率分析。頻率展開的方法是使噪聲信號通過一定帶寬的濾波器，通帶越窄，頻率展開越詳細。反之，通帶越寬，展開越粗略。經過濾波后各通帶對應的聲壓級、聲級或聲功率級分貝值的包絡線（即輪廓）叫噪聲譜。

聲音的本質在于它的頻譜。實際的聲音中，純音很少，一般聲音都包含了若干頻率。噪聲具有連續頻譜，分不出單個頻率，要按頻帶分析。頻帶有兩種，固定帶寬和比例帶寬。固定帶寬分析得到的是通帶聲壓級。用帶寬的對數除，即得到1Hz帶寬內的聲壓級，稱為聲壓譜密度級。通常所說的倍頻帶、1/2倍頻帶或者更加細的1/3倍頻帶等，指的是比例帶寬。假如帶寬的下限頻率和上限頻率分別是f₁和f₂，則n倍頻帶滿足下式

　　（27-11-1）

倍頻帶的中心頻率f滿足f₁=f/2^n/2和f₂=f 2^n/2。

11.2.6　計權聲級

為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號修正為與聽感近似值的網絡，這種網絡叫作計權網絡。通過計權網絡測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級（叫線性聲壓級），而是經過聽感修正的聲壓級，叫作計權聲級或噪聲級。

為了將測量值與主觀聽感統一起來，人們用均衡網絡，或者叫加權網絡，對低頻和高頻都加以適度的衰減，使中頻更突出。把這種加權網絡接在被測器材和測量儀器之間，于是器材中頻噪聲的影響就會被該網絡“放大”，換言之，對聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權重，此時測得的信噪比就叫計權信噪比，它可以更真實地反映人的主觀聽感。

根據所使用的計權網不同，分別稱為A聲級、B聲級和C聲級，單位記作dB（A）、dB（B）和dB（C）。A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性，B計權聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特性，C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減最多，B次之，C最少。A計權聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測量中應用最廣泛的一種，許多與噪聲有關的國家規范都是按A聲級作為指標的。C計權聲級主要用于工業噪聲的評價。B聲級用處不大，幾乎很少被使用。表27-11-23和圖27-11-4分別是A和C聲級的計權系數表及曲線圖。

11.2.7　噪聲評價數NR

噪聲評價曲線是國際推薦的評價環境噪聲的曲線族。它的特點是強調了噪聲的高頻成分比低頻成分更為煩擾人的特性，故成為一組倍頻程聲壓級由低頻向高頻下降的傾斜線，每條曲線在1000Hz頻帶上的聲壓級即叫該曲線的噪聲評價數，見圖27-11-5。

噪聲評價數NR曲線如圖27-11-5所示，NR數指噪聲評價曲線的分數，它是中心頻率等于1000Hz時倍頻帶聲壓級的分貝數，它的噪聲級范圍是0～130dB，適用于中心頻率從31.5～8000Hz的9個倍頻帶。在同一條NR曲線上各倍頻帶的噪聲級對人的影響是相同的。

求某一噪聲的噪聲評價數NR的方法如下：先測出噪聲八個倍頻帶寬聲壓級譜，再把譜畫到附圖上，再把所測得的噪聲頻譜曲線疊合在NR曲線圖上（坐標對準），以頻譜與NR曲線在任何地方相交的最高NR曲線表示該聲環境的NR數。在聽力保護和語言可懂度有關的計算中，只用500Hz、1000Hz、2000Hz三個倍頻帶聲壓級即可。

噪聲評價數NR在數值上近似地可寫成：

　　（27-11-2）

即用A計權聲級減去5dB來表示，但這樣估計可能引起10dB的誤差。

11.3　噪聲標準與規范

11.3.1　噪聲的危害

噪聲使人感到煩躁、令人討厭。隨著現代社會的發展，噪聲已經成為影響我們生活和健康的重要環境問題，又被稱為城市新公害。噪聲，被稱作看不見的敵人，它對人體危害的主要表現有四方面，詳見表27-11-24。

11.3.2　噪聲標準目錄

噪聲標準一般可以分為三類：一是關于人的聽力和健康保護的標準；二是環境噪聲允許標準；三是工程機械、機電設備及其他產品的噪聲控制標準。

噪聲標準的制定必須考慮物理聲學、心理學、生理學、衛生學等多門學科的知識，并且要結合本國的實際情況，使得標準即能保證人們的日常生活和身心健康，又要使標準能夠兼顧當下經濟活動的開展。標準的制定還要兼顧可操作性，使科研人員、工程人員、監管部門能夠按章操作。本節列出了一些常見的聲學方面國家標準。

（1）聽力和健康保護的標準

《工業企業噪聲衛生標準（試行草案）》 1980年1月1日起實施。

（2）環境噪聲標準目錄

（3）機電設備和其他產品噪聲標準

11.3.3　機械設備噪聲限值

11.3.4　工作場所噪聲暴露限值

1971年，國際標準化組織（ISO）公布了噪聲允許標準：規定每天工作8小時，允許的等效連續A聲級為85～90dB；時間減半，允許噪聲提高3dB（A）。ISO標準的制定以人每天接受噪聲輻射的總能量相同為指標，即受噪聲影響的暴露時間減半，聲級提高3dB（A）。執行這個標準，一般可以保護95%以上的工人長期工作不致耳聾，絕大多數工人不會因噪聲而引起血管和神經系統等方面的疾病。

為了貫徹安全生產和“預防為主”的方針，防止工業企業噪聲的危害，保障工人身體健康，促進工業生產建設的發展，國家衛生部和國家勞動總局于1979年8月31日制定了《工業企業噪聲衛生標準（試行草案）》，并從1980年1月1日起實施。我國的噪聲衛生標準參考了ISO標準。標準適用于工業企業的生產車間或作業場所。標準分適用于新建、擴建、改建企業的標準和適用于已有企業的標準，噪聲標準見表27-11-31和表27-11-32。

11.4　機械工程中的噪聲源

工業生產離不開機械的使用，機械運行過程中會發生各種噪聲、這些噪聲大致可以分為機械噪聲、空氣動力性噪聲和電磁噪聲。其中電磁噪聲可以歸類到機械噪聲中，電磁噪聲引起固體結構的振動，繼而使結構輻射噪聲。

11.4.1　機械噪聲

機械噪聲是由固體振動產生的，在撞擊、摩擦、交變機械應力或磁性應力等作用下，因機械的金屬板、軸承、齒輪等發生碰撞、沖擊、振動而產生機械性噪聲。機械噪聲的分類及特性如表27-11-33所示。機床、球磨機、粉碎機械、內燃機、超重運輸機械、織布機、電鋸等，以及多種運動部件，如齒輪傳動部件、曲柄活塞連桿部件、液壓傳動系統部件、軸承部件、輪軌部件等所產生的噪聲均屬此類。按照激勵力的不同，機械性噪聲聲源可以分為：來自沖擊力影響的撞擊噪聲、受周期性力激勵及隨機性力激勵的噪聲。

11.4.2　齒輪噪聲

齒輪在傳動系統中占有重要地位，齒輪噪聲是由機械振動形成，是機械性噪聲中的主要噪聲。在激勵過程中，齒輪可以看成板彈簧，輪體可視為質量，一個齒輪就是由板彈簧、質量組成的振動系統。當齒輪在交變激勵力作用下，產生圓周、徑向以及軸向的振動，由振動產生的噪聲通過激勵齒輪箱輻射到外部，也有一部分從縫隙中通過空氣媒質直接傳播出去。齒輪產生振動和噪聲主要包括4個方面：①嚙合噪聲；②偏心力產生的噪聲；③摩擦噪聲，這是由于齒面的不光滑在接觸過程中摩擦產生的；④齒輪振動噪聲，當激勵力和齒輪的自身固有頻率相接近時，齒輪產生共振現象，輻射出噪聲。

在齒輪嚙合過程中，齒與齒之間的連續沖擊，使齒輪產生嚙合頻率的受迫振動，嚙合頻率可由下式計算：

　　（27-11-3）

式中，n為齒輪的轉速，r/min；Z是齒輪的齒數。齒輪轉速越高，嚙合頻率也越高。

在嚙合的過程中，由于安裝或其他因素導致齒輪偏心，偏心力將導致不平衡性，產生與轉速相一致的低頻振動，其振動的頻率和嚙合頻率相同。

一般地，控制齒輪的噪聲主要可以從以下幾個方面著手：①改進齒輪的結構設計參數（如模數、齒數、齒寬、嚙合系數等）；②提高齒輪的加工和裝配精度；③其他噪聲控制措施，如齒輪修緣，合理選擇齒輪材料，應用阻尼材料減振降噪，提高齒輪間的潤滑等。

11.4.3　滾動軸承噪聲

軸承可分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。滑動軸承運動較平穩，振動小，噪聲低，多根據具體結構自行設計。普通滑動軸承由于有可能在啟動時無足夠的油膜而形成干摩擦，產生很大的噪聲并使軸承損壞。因此，在一般機床的重要傳動軸中不采用滑動軸承。下面主要介紹滾動軸承的噪聲控制。

滾動軸承通常由外環、內環、滾動體和保持器四部件組成。軸承內有滾動體，在內外套圈之間的滾道上滾動，內外圈受力后有變形。在高速旋轉時，內外圈本身的變形可能產生徑向和軸向振動，其中軸向振動較強烈，這些振動稱為彈性振動。當滾動體通過受力區時，滾動體的彈性變形又加劇內外圈的彈性振動，增加了軸承的軸向、徑向、軸承座的振動。當內外圈之間的間隙較大時，這種振動與傳動軸和齒輪，或其他回轉體的彎曲振動或扭轉振動發生共振，輻射出強烈的噪聲。控制這種本身結構振動引起的噪聲，其有效方法是提高軸承剛度、減小變形，即通過調整徑向和軸向間隙，增加預緊載荷，可以減少軸承振動和噪聲。

軸承的制造、安裝、選型對于控制滾動軸承的噪聲十分重要。影響滾動軸承噪聲的主要因素是軸承精度與滾動軸承類型。有試驗對比了球軸承和圓錐滾子軸承，結果表明球軸承的工作噪聲較低，而且對軸承零件幾何精度及裝配質量等反應不敏感，而圓錐滾子軸承就較敏感。從降低噪聲要求，應選取球軸承。另外，對于同類型的支承，軸承的內徑越大，引起的振動和噪聲也越大。根據試驗證明，軸承滾動體、內環、外環各自精度提高，軸承噪聲降低，而滾動體精度是影響軸承噪聲的主要因素。為降低軸承振動的噪聲，可采用精研球工藝方法取代串光球的工藝方法。這樣振動平均降低9～17dB。

對于滾動軸承噪聲的一些頻率，可以按照以下的公式計算。

1）由轉動不平衡引起回轉基頻

　　（27-11-4）

式中　n——環轉動頻率，r/min。

2）保持架的轉動頻率（即滾動體繞軸承中心的轉動頻率），這些頻率的噪聲表明滾動體或保持架的不規則性。

當內環轉動，外環固定時：

　　（27-11-5）

當內環固定，外環轉動時：

　　（27-11-6）

式中，d為滾動體直徑，mm；E為軸承節徑，mm；β為接觸角，（°）。

3）滾動體的自轉頻率：

　　（27-11-7）

當滾動體上有一個粗糙斑點或凹陷時，粗糙斑點分別與內環和外環各接觸一次，由此引起的噪聲頻率成分為2f_s。

4）保持架與軸承轉動環之間的相對運動頻率：

　　（27-11-8）

設滾動軸承的滾動體數為N，軸承轉動環的軌道不規則，其噪聲頻率為，若軸承固定環的軌道不規則時，其頻率為Nf_t。

11.4.4　液壓系統噪聲

液壓系統的噪聲主要由液壓泵流量脈動引起的噪聲、液壓閥開閉噪聲以及液壓系統的機械噪聲組成。

11.4.4.1　液壓泵噪聲

液壓傳動中噪聲產生的原因錯綜復雜，涉及整個液壓系統的設計、液壓元件的設計與選配及實際工作中的使用和維護。在液壓傳動系統中液壓泵是主要的噪聲源，有大約70%的噪聲和振動起源于液壓泵。液壓泵的噪聲主要因壓力脈動現象和困油氣穴現象產生。

液壓泵在排油過程中，瞬時流量是不均勻的，每個工作油腔的體積會產生周期性的變化，在吸油區，體積從小變大，在壓油區，體積從大變小。當液壓泵的轉速恒定時，每轉的瞬時流量卻按同一規律變化，這種固有的流量脈動引起了油液壓力的周期脈動現象將會引起泵殼管道振動而發出噪聲。

齒輪泵要平穩地工作，齒輪嚙合的重疊系數必須大于1，即總有兩對齒輪同時嚙合。因此有一部分油液被圍困在兩對齒輪所形成的封閉腔之內，這個封閉腔的容積先隨齒輪轉動逐漸減小以后逐漸增大，由于液體的可壓縮性很小，封閉腔容積由大變小時會使被困油液受擠壓而產生高壓，且遠遠超過齒輪泵的輸出壓力，使軸承等受到附加的不平衡負載作用，增加了功率損失，并導致油液發熱。封閉腔容積的增大又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離，產生氣穴。這些都會引起噪聲和振動，這就是困油現象，它與液壓閥的氣穴現象是相互關聯的。

11.4.4.2　液壓閥噪聲

最常見的是因氣穴現象而產生的“噓噓”高速噴流聲。油液通過閥口節流將產生200Hz以上的噪聲；在噴流狀態下，油液流速不均勻形成渦流或因液流被剪切產生噪聲。解決辦法是，提高節流口的下游背壓，使其高于空氣分離壓力的臨界值，一般可用二級或三級減壓的辦法，以防產生氣穴現象。

液壓泵的壓力脈動會使閥產生共振（閥開口很小時發生），增大總的噪聲；閥芯拍擊閥座也會產生很響的蜂鳴聲；突然開、關液壓閥，會造成液壓沖擊，引起振動和噪聲；因液壓閥工作部分的缺陷或磨損而發出尖叫聲。

11.4.4.3　機械噪聲

產生液壓系統機械噪聲的原因包括機械結構運動副的沖擊及彈性變形、液壓沖擊、氣穴現象及流體的速度能對機械結構的沖擊激勵。系統中轉動件因設計、制造、安裝的誤差造成偏心，產生周期性的振動并輻射出恒定的噪聲。因此，在制造和安裝過程中，應盡量減小轉動件的偏心量，以保證轉動件的平衡，減少管道的振動（共振）引起的噪聲，電動機的電磁噪聲，軸承損壞引發的噪聲，聯軸器的振動或撞擊引發的噪聲和其他機械部位引發的噪聲等。

11.4.5　電磁噪聲

電磁噪聲屬于機械性噪聲。由于電動機或發電機空隙中磁場脈動、定子與轉子之間交變電磁引力、磁致伸縮引起電機結構振動而產生的倍頻聲。交變力與磁通密度的平方成正比。它的切向矢量形成的轉矩有助于轉子的轉動，而徑向分量引起噪聲。噪聲頻率與電源頻率有關，電機的電磁振動一般在100～4000Hz頻率范圍內。電磁噪聲的大小與電動機的功率及極數有關。對于一般小型電動機功率不大，電磁噪聲并不突出，但對于大型電機，功率很大，電磁噪聲則不可忽略。

電磁噪聲主要包括感應電機噪聲、溝槽諧波噪聲和槽噪聲。

感應電機噪聲是電機中發出的嗡嗡聲，其頻率為電源頻率f₁=50Hz的兩倍，即為2×50=100Hz，它是由定子中磁帶伸縮引起的。

當轉子的導體通過定子磁板時，作用在轉子和定子氣隙中的整個磁動勢將發生變化而引起噪聲，這就是溝槽諧波噪聲，其頻率表達式為：

　（27-11-9）

式中，R為轉子槽數；n為轉速，r/min； f₁是電源頻率。

槽噪聲是由于定子內廓引起的氣隙的突然變化，使空氣壓力脈動，從而引起噪聲，其頻率為：

　　（27-11-10）

式中，R_s為定子槽數；n為轉子轉速，r/min。

電源電壓不穩時，最容易產生電磁振動和電磁噪聲。由于轉子在定子內有偏心，引起氣隙偏心，對電磁噪聲也有影響。開式電動機的通風是使氣流徑向通過轉子槽，橫越氣隙并通過定子線包，氣流突然中斷時，由于空氣流的斷續，也會引起噪聲。

穩定電源電壓、提高電機的制造裝配精度以及改變槽的數量可明顯降低電磁噪聲。

11.4.6　空氣動力噪聲

空氣動力性噪聲是氣體的流動或物體在氣體中運動引起空氣的振動產生的，如風扇、風機、空氣壓縮機、內燃機的燃燒和排氣、噴氣飛機、火箭、高速列車、鍋爐排氣放空以及氣動傳動系統的放空等所產生的噪聲均屬此類。在空氣動力機械中，空氣動力性噪聲一般高于機械性噪聲，而且影響范圍廣、危害也較大。

一些機械有吸排氣過程，由于氣體非穩定流動，即氣流的擾動，氣體與氣體及氣體與物體相互作用產生噪聲。以風機為例，從噪聲產生的機理來看，它主要由兩種成分組成，即旋轉噪聲和渦流噪聲。如風機出口直接排入大氣，還有排氣噪聲。旋轉噪聲是由于工作輪旋轉時，輪上的葉片打擊周圍的氣體介質、引起周圍氣體的壓力脈動而形成的。對于給定的空間某質點來說，每當葉片通過時，打擊這一質點氣體的壓力便迅速起伏一次，旋轉葉片連續地逐個掠過，就不斷地產生壓力脈動，造成氣流很大的不均勻性，從而向周圍輻射噪聲。渦流噪聲主要是氣流流經葉片界面產生分裂時，形成附面層及旋渦分裂脫離，而引起葉片上壓力的脈動，輻射出一種非穩定的流動噪聲。

產生空氣動力性噪聲的聲源一般可分為三類，分別可以用簡單模型表示，即單極子、偶極子和四極子。

單極子聲源可認為是一個脈動質量流的點源，類似于一個球作呼吸脈動，產生一個球面波。常見的單極子聲源有爆炸、質點的燃燒等，空壓機的排氣管端，當聲波波長大于排氣管直徑時也可以看成一個單極子聲源。

偶極子源可認為是由于氣體給氣體一個周期力的作用而產生的。常見的機翼和風扇葉片的尾部渦流脫落可以認為是偶極子源。偶極子源有輻射指向性。

四極子源由兩個具有相反相位的偶極子源組成。因為偶極有一個軸，所以偶極的組合可以是側向的，也可以是縱向的。側向四極子代表切應力造成的，而縱向四極子則表示縱向應力造成的。四極子源既沒有凈質量流量，也沒有凈作用力存在。因此四極子源是在自由紊流中產生的。如噴氣噪聲和閥門噪聲等都是四極子聲源，四極子源也有輻射指向特性。

根據空氣動力性噪聲產生的原因，其基本控制原則有：①防止氣流壓力突變，消除湍流噪聲、噴注噪聲和激波噪聲；②降低氣體流速，減小氣體壓降和分散壓降，改變噪聲的峰值頻率；③設計高效消聲器，在進氣口和排氣口安裝消聲器；④降低氣流管道噪聲，如改變管道支撐位置等。