噪聲平均值引發的思考

　　
　　1. 引言

　　三月中旬偶爾得知一些電梯企業提出測試電梯運行中轎廂內的噪聲平均值的要求,還提出振動噪聲測試儀器的噪聲平均值的分析要提升到頻率和噪聲關聯的層面上,由此引起對于噪聲平均值的探討等一系列問題，也就引發了此文。

　　1.1基本概念：噪聲是我們非常熟悉的一個物理量一個常用法定計量單位。在涉及電梯的標準中有許多規定，例如在7001中規定的電梯運行中轎廂的噪聲≤55dB(A)。噪聲單位是dB(A),其解釋是dB是一個無量綱單位，其數據表示的是聲壓級。為了使聲音的客觀量度和人耳的聽覺主觀感覺近似取得一致，通常對不同頻率聲音的聲壓級經某一特定的加權修正后，再疊加計算可得出噪聲總的聲壓級，即為計權聲級。人耳對不同頻率的聲波反應的敏感程度是不一樣的，因此聲壓級相同的聲音會因為頻率的不同而產生不一樣的主觀感覺，為了使聲音的客觀量度和人耳的聽覺主觀感覺近似取得一致，因此在噪聲測量中采用計權聲級(A)計權。現在常用的有(A)計權,(C)計權,(Z)計權，其他的(B)計權,(D)計權已經不再使用，A計權近似于人耳對聲音頻率和強度的感覺。

　　1.2一般測量噪聲只得到噪聲值或最大噪聲值的缺陷是什么？：

　　該缺陷有3個方面，一是信息量不夠，二是得到的數據不能重現，三是噪聲的進一步分析沒有手段。

　　大家知道噪聲和振動是關聯在一起的一組物理量。在電梯的測試中涉及振動的測試項目很多，都是以加（減）速度、振動加速度和平均加速度出現。而且其評價方法是有標準規定的,其中GB/T24474—2009《電梯乘運質量測量》就是一個重要的文件。

　　1.3關于24474

　　1.3.1 GB/T24474—2009《電梯乘運質量測量》的第5章“承運質量的評價”提出了電梯的承運質量的評價方法，這是我們要認真學習和貫徹以提高電梯設備的設計制造和安裝維修的整體質量和設備的安全性，注意是質量和安全兩個問題。

　　1.3.2關于A95

　　在GB/T24474—2009 中規定了A95加速度、A95減速度，A95振動峰峰值和V95速度的定義和評價方法。GB/T 10058-2009《電梯技術條件》版本中依據24474的規定并結合國標的發展和進步制定了A95加速度、A95減速度，A95振動峰峰值和V95速度的標準要求。

　　0.A95：在定義的界限范圍內，95%采樣數據的加速度或振動值小于或等于的值。

　　0.1：GB10058-2009中：

　　3.3.2 乘客電梯起動加速度和制動減速度最大值均不應大于1.5m/s2

　　3.3.3當乘客電梯額定速度為1.0m/s＜u＜2.0m/s時，按國標24474-2009測量，

　　A95加減速度不應小于0.50 m/s2

　　當乘客電梯額定速度為2.0m/s＜u＜6.0m/s時，按國標24474-2009測量，

　　A95加減速度不應小于0.70 m/s2

　　0.2: GB10058-2009中：

　　3.3.5 乘客電梯轎廂運行在恒加速度區域內的垂直（Z軸）振動的最大峰峰值不應大于0.50 m/s2

　　 A95峰峰值不應大于0.20 m/s2

　　乘客電梯轎廂運行期間水平（X軸和Y軸）振動的最大峰峰值不應大于0.20 m/s2

　　 A95峰峰值不應大于0.15m/s2

　　

　　1. 0計算界限

　　應采用下列界限來定義所計算信號量的范圍（見圖 1 ）

　　界限 O 電梯離開端站開始關門前至少 0.5s；

　　界限 1 電梯開始運行后離開端站 500mm；

　　界限 2 電梯到達端站停止運行前 500mm；

　　界限 3 電梯到達端站，停止運行或門完全打開后（無論哪一個動作后發生）至少 0.5s。

2. 0 A95 加速度和減速度

　　A95 加速度應是在界限 0 到 3 之間的前半部分信號中，在最大速度的 5％到 95％的范圍內計算。A95 減速度應是在界限 0 到 3 之間的后半部分信號中，在最大速度的 95％到 5％的范圍內計算，見圖 3。

　　在定義的界限范圍內，加速度或振動值的 95%小于或等于的值。

　　3.0 振動

　　①振動應按照前面⑵中規定的對時域內的加速度信號計權確定。

　　振動信號應采用峰峰值評價。最大振動峰峰值是指在所定義的界限內發現的所有峰峰值的最大值。A95（典型）振動峰峰值是指在所定義界限內 95％的峰峰值小于或等于的值。-----L2-2

　　4.0 速度

　　由電梯運行控制引起的速度值應直接測量，或通過 10Hz 低通濾波z軸信號的積分計算（見圖 4）。本標準中包含了2個速度參量：最大速度和V95 速度

　　最大速度應是速度的最大絕對值。

　　V95 速度計算的界限范圍應是：從加速段最大速度的 95%后1s到減速段最大速度的 95%前 1s，見圖。在定義的界限范圍內，95%采樣數據的速度值小于或等于的值，即圖示2—3界定范圍。

圖中1——加速段最大速度的95%；

　　2——加速段最大速度的95%后1S;

　　3——減速段最大速度的95%前1S

　　4——減速段最大速度的95%

　　請大家關注以上的各條曲線,下面的論述還要繼續!

　　

　　1.4 GB/T 10058-2009給出的評價指標

　　1.4.1 10058的3.3整機性能一節,電梯的整機性能包括運行性能（3.3.1～3.3.8）和安全性能（3.3.9 ）兩個方面。

　　3.3.1～3.3.8運行性能包括額定速度（3.3.1）；起制動加、減速度（3.3.2）；A95（95％采樣數據小于或等于的值）加、減速度（3.3.3），1997版本規定的是平均加、減速度， A95值 與平均值是有區別的，對于電梯的起制動運行來說（不論其是梯形的還是三角形的起制動加速度曲線）， A95加、減速度值均比平均加、減速度值大；開關門時間（3.3.4）；運行時的振動（3.3.5）；噪聲（3.3.6）；平層準確度和平層保持精度（3.3.7）；平衡系數（3.3.8）共8個指標。

　　運行性能中包括了性能參數和乘運質量，這兩方面是相互關聯的，在制定和設定這些參數時即要考慮到運行效率也要考慮到舒適感，比如加、減速度（影響運行效率）與乘客乘運舒適感覺的兼顧，開關門時間與開關門噪聲兼顧。2009版與1997版的區別主要是參考了國際標準ISO 18738:2003，這個標準已經轉換成了國家標準GB/T 24474-2009《電梯乘運質量測量》。

　　1.4.2 GB10058之3.3 整機性能

　　3.3.1 當電源為額定頻率和額定電壓時 向下運行至行程中段 〈除去加速 和減速段〉時的速度 ,不應大于額定速度的105％,宜不小于額定速度的92％。

　　3.3.2 乘客電梯起動加動加速度和制動減速度最大值均不應大于1.5 m/s2。

　　3.3.3 當乘客電梯額定速度為1.0m/s＜u≤2.0m/s時， 按GB/T24474-2009測量A95加減速度應小于0.50m/s2；當乘客電梯額定速度為2.0m/s＜u≤6.0 m/s時，A95加 、減速度不應小于0.70m/s2 。

　　3.3.4 乘客電梯中分自動門和旁開自動門的開關門時間。

　　表1 乘客電梯的開關門時間 單位為秒
　　3.3.5 乘客電梯轎廂運行在恒加速度區域內的垂直(Z)振動的最大峰峰不應大于0.30m/s2, A95蜂峰值不應大于0.20m/s2。

　　乘客電梯轎廂運行區間水平（X軸和Y軸）振動的最大峰峰值不應大于0.20m/s2，A95蜂峰值不應大于0.15m/s2。

　　注 :按 CB/T24474-2009測量，用計權的時域記錄振動曲線中的峰峰值。

　　3.3.6 電梯的各機構和電氣設備在工作時不應有異常振動或撞擊聲響。乘客電梯的噪聲值應符合表 2規定 。

　　表2 乘客電梯的噪聲值 單位為dB(A)
　　1.4.3關于GB/T10059《電梯試驗方法》

　　GB/T10059《電梯試驗方法》和GB/T1005《電梯技術條件》是一組有緊密關聯的且帶有指導性的技術標準，這兩個標準把TSG特種設備安全技術規范 TSG T7007-2016《電梯型式試驗規則》、TSG T7001-2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則 —曳引與強制驅動電梯》和（國市監特設[2020]56號）

　　《市場監管總局關于進一步做好改進電梯維護保養模式和調整電梯檢驗檢測方法試點工作的意見》連接起來形成“上下游”的關系。

　　a.10059中4.2.5噪聲

　　4.2.5.1運行中轎廂內噪聲

　　風扇空調等轎廂內的附屬設備以及可在轎廂內聽到的警報廣播等層站附屬宜處于關閉狀態。乳油任何一種設備不能關閉，則應在結果中說明。傳聲器放置在轎廂地板中央半徑為0.1m的圓形范圍上方1.5m±0.10m處，沿著水平方向直接對著轎廂主門。取電梯全程上行和全程下行運行過程中以額定速度運行的最大值。

　　4.2.5.2開關門過程噪聲

　　測試時傳聲器分別從轎內和層站門寬中央水平對著轎門和層門，傳聲器距門0.24m，距地面1.50m±0.10m處測量。取開、關門過程的最大值。

　　4.2.5.3機房噪聲

　　電梯以額定速度運行，取5個測點，即距驅動主機前、后、左、右最外側各1m處的（H＋1）/ 2高度上4個點(H為驅動主機的頂面高度,m)及正上方1m處1個點。受建筑物結構或者設備布置的限制可以減少測點。取每個測點的聲壓修正值的平均值。

　　

　　2.關于平均噪聲

　　2.1問題的提出

　　前面連篇累牘的說明的僅是一個核心問題就是無論加、減速度、振動還是噪聲都是在說明的其數據要求都是“一個過程的峰-峰值或是A95的要求”，即便提到“平均值也是幾個數據的算術平均值”，而不是“一個測試全過程的數據的”平均。

　　再看振動信號應采用峰峰值評價。最大振動峰峰值是指在所定義的界限內發現的所有峰峰值的最大值。A95（典型）振動峰峰值是指在所定義界限內 95％的峰峰值小于或等于的值，這個曲線的X軸是時間，Y軸是振動加速度。如果細分曲線可以分析出“何時振動出現最大值”、“全過程的平均振動值是多少”，這些數據在EUA-625或DT—4X中都導出了只是我們沒有關注。那么，如果把曲線的X軸變換為“頻率”，也就是把曲線進行FFT（傅里葉變換），這樣就將測試記錄的曲線進行深度的研究可以探索更深層次的“問題”，并依此進一步提高和改進設備的技術性能安全性能和使用性能。

　　振動和噪聲是相生相伴的一組物理量，這是當前一個熱門課題，尤其是噪聲我們還是停留在用聲級計進行簡單的噪聲測試而并沒有“深究”下去。現在無論在國際上還是在國內電梯行業中的有影響力的企業都提出了電梯運行中轎廂內的平均噪聲，注意是全過程的平均值是從曲線記錄的“模擬量演化而來的”。提出噪聲平均值認真分析這些數據其實是在全方位的解析設備的機械、電氣系統，細分制造、安裝、維修、使用的各個階段可能產生和出現的噪聲以及對于乘坐舒適感和安全運行的影響。因此噪聲平均值的提出是一個新的方向，是要給予高度關注的 !

　　

　　2.2平均噪聲的測試和數據的得來與分析

　　EVA625和DT-4X中可以在噪聲測試后得到的數據中包括噪聲的平均值,這個平均值還是初步的結果,記錄的曲線的X軸是時間、Y軸是噪聲的聲壓級的量，還沒有進行進一步的分析和處理。當然首先第一步是將記錄的曲線進行（FT→FFT）傅里葉變換（在學習承運質量測量時接觸過FFT），而后再深入下去。

　　2.3用怎樣的新開發的測試手段和“工具”

　　采用數字式聲音傳感器，用專用硬件處理芯片對聲音數字信號進行處理，形成聲音WAVE數據存儲在SD卡中。通過SD卡將數據傳輸到電腦中，在電腦中可以通過播放器對測試聲音進行回放，也可對數據進行頻譜分析。同時對數據進行轉換形成聲級曲線，并計算出聲級的最大值和平均值。

　　2.4平均噪聲的描述

　　WAVE文件是計算機領域最常用的數字化聲音文件格式之一，它是微軟專門為Windows系統定義的波形文件格式（Waveform Audio），由于其擴展名為"*.wav"。

　　WAVE是錄音時用的標準的WINDOWS文件格式，文件的擴展名為“WAV”，數據本身的格式為PCM或壓縮型。

　　WAV文件格式是一種由微軟和IBM聯合開發的用于音頻數字存儲的標準，它采用RIFF文件格式結構，非常接近于AIFF和IFF格式。符合 PIFF Resource Interchange File Format規范。所有的WAV都有一個文件頭，這個文件頭音頻流的編碼參數。

　　WAVE文件作為最經典的Windows多媒體音頻格式，應用非常廣泛，它使用三個參數來表示聲音：采樣位數、采樣頻率和聲道數。

　　WAVE文件作為多媒體中使用的聲波文件格式之一，它是以RIFF格式為標準的。RIFF是英文Resource Interchange File Format的縮寫，每個WAVE文件的頭四個字節便是“RIFF”。WAVE文件由文件頭和數據體兩大部分組成。其中文件頭又分為RIFF/WAV文件標識段和聲音數據格式說明段兩部分。

　　2.5噪聲的FT分析

　　大家看下面的a曲線（藍色圖）橫坐標是時間（s），縱坐標是加速度（cm/s2）；

　　b曲線（中間圖）橫坐標是頻率（Hz）,縱坐標是加速度（milli(g),即千分之一g）：c曲線（最下面圖）橫坐標是頻率（Hz）,縱坐標是加速度分貝值（dB）。

　　a曲線大家比較熟悉，b曲線我們在學習承運質量測量標準和使用EVA625或DT—4X進行振動的FFT分析中也接觸到過，而c曲線則沒有接觸過。但是，它的縱坐標是加速度分貝值（dB），似乎在告訴我們如果對電梯運行中轎內噪聲平均值進行分析，則C曲線是最好的選擇。因為分貝值（dB）這個無量綱的單位在評價噪聲中是司空見慣的，科學技術的相通和關聯以及一致性也在這里得到體現，這正是噪聲平均值分析的核心。

　　2.6小結

　　可能大家感到以上關于WAVE的描述有些晦澀難懂，這并不奇怪，因為我們是極為初步的接觸。但正是這個問題進入了我們全面的研究“電梯設備運行中轎廂內感知到的噪聲平均值”的研究這個新課題。告訴大家這個問題是當今國際上和國內一些企業都在為此進行各自的研究工作，當然還是為了電梯的安全和乘坐舒適感的進一步。

　　

　　3.聯想到56號文件

　　3.1 關于56號文件

　　文件名稱：市場監管總局關于進一步做好改進電梯維護保養模式和調整電梯檢驗檢測方式試點工作 的意見（國市監特設〔2020〕56 號）

　　其中二、重點任務:

　　㈠ .推進電梯按需維保新模式。

　　㈡ .科學調整電梯檢驗、檢測方式。

　　㈢ .強化智慧監管和社會監督。

　　附件： 1 .電梯使用、維護保養單位開展電梯檢測的要求（試行）

　　2. 參與試點工作的電梯檢測機構核準要求（試行）

　　3. 電梯檢測規則（試行）

　　4. 電梯定期檢驗規則（試行）

　　3.2 56號文件對于企業開展“檢測”工作和企業申請“檢測工作”資質的規定、56號文件給“檢測”和“定期檢驗”做了明確的規定以上這些是要重點認識理解和貫徹到日常的工作之中。

　　3.3檢測工作如何深入，在這里提出檢測不能簡單地使用儀器儀表進行測試就可以了。而是應該從平時的檢測工作中總結出應該在哪些方面哪些問題上要提出新的問題，看法和主張。做到“有所發現、有所發明、有所創造、有所前進”依次把檢測工作推進，向“自由王國”過度，只有這樣檢測機構的主體工作才能一步步的成熟和發展。獲得檢測資質的企業首先要建設硬件的基礎，同時要從業人員的知識技能能適應檢測工作的要求，如一個最基礎的問題數據“測試得到的數據的物理量是什么”、“得到的數據如何修約”和“四舎六入五配偶”嗎？檢測資質的長遠發展還要有能力把本體工作深入發展。再舉個例子,例如噪聲的檢測在日常檢測工作經常出現,設想從用聲級計測試機房平均噪聲→測得的5個位置的噪聲值求算術平均值→如果客戶要求測試轎廂運行過程中的噪聲平均值該如何做呢？→如果再要求這個噪聲平均值的曲線能給出噪聲的頻率特性的數據嗎？→再進一步,不同頻率“點”的噪聲值所對應的出現噪聲的原因的分析？→根據分析能提出降低噪聲的方法措施嗎？→落實整改措施后的效果的評價等等。這樣的一個過程就把檢測從單純的拿著聲級計簡單的測試噪聲的數據進化到更高層次的，這樣的檢測機構就把工作效果提升了從而更好地更科學地更理性化的為客戶服務了，我認為這是申請得到檢測資質的單位的目標也是努力方向。

　　3.4回歸主題，例如電梯運行中轎廂內的平均噪聲值的探究就是檢測工作發展導出的新課題。56號文件附件2規定企業可以申報開展檢測工作，那么申報單位就應該把檢測工作進一步的發展提高和一定向更高度邁進列入主體工作的日常工作中去，只要持之以恒就會有回報。

　　3.5本文題目是平均值引發的思考，是希望借用一個新課題來提出如何使看似平常的工作里面隱含新的要研究的工作，并依此推進我們的主體工作的前進和提高。
　　
       2021-4