噪声平均值引发的思考

　　
　　1. 引言

　　三月中旬偶尔得知一些电梯企业提出测试电梯运行中轿厢内的噪声平均值的要求,还提出振动噪声测试仪器的噪声平均值的分析要提升到频率和噪声关联的层面上,由此引起对于噪声平均值的探讨等一系列问题，也就引发了此文。

　　1.1基本概念：噪声是我们非常熟悉的一个物理量一个常用法定计量单位。在涉及电梯的标准中有许多规定，例如在7001中规定的电梯运行中轿厢的噪声≤55dB(A)。噪声单位是dB(A),其解释是dB是一个无量纲单位，其数据表示的是声压级。为了使声音的客观量度和人耳的听觉主观感觉近似取得一致，通常对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，再叠加计算可得出噪声总的声压级，即为计权声级。人耳对不同频率的声波反应的敏感程度是不一样的，因此声压级相同的声音会因为频率的不同而产生不一样的主观感觉，为了使声音的客观量度和人耳的听觉主观感觉近似取得一致，因此在噪声测量中采用计权声级(A)计权。现在常用的有(A)计权,(C)计权,(Z)计权，其他的(B)计权,(D)计权已经不再使用，A计权近似于人耳对声音频率和强度的感觉。

　　1.2一般测量噪声只得到噪声值或最大噪声值的缺陷是什么？：

　　该缺陷有3个方面，一是信息量不够，二是得到的数据不能重现，三是噪声的进一步分析没有手段。

　　大家知道噪声和振动是关联在一起的一组物理量。在电梯的测试中涉及振动的测试项目很多，都是以加（减）速度、振动加速度和平均加速度出现。而且其评价方法是有标准规定的,其中GB/T24474—2009《电梯乘运质量测量》就是一个重要的文件。

　　1.3关于24474

　　1.3.1 GB/T24474—2009《电梯乘运质量测量》的第5章“承运质量的评价”提出了电梯的承运质量的评价方法，这是我们要认真学习和贯彻以提高电梯设备的设计制造和安装维修的整体质量和设备的安全性，注意是质量和安全两个问题。

　　1.3.2关于A95

　　在GB/T24474—2009 中规定了A95加速度、A95减速度，A95振动峰峰值和V95速度的定义和评价方法。GB/T 10058-2009《电梯技术条件》版本中依据24474的规定并结合国标的发展和进步制定了A95加速度、A95减速度，A95振动峰峰值和V95速度的标准要求。

　　0.A95：在定义的界限范围内，95%采样数据的加速度或振动值小于或等于的值。

　　0.1：GB10058-2009中：

　　3.3.2 乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5m/s2

　　3.3.3当乘客电梯额定速度为1.0m/s＜u＜2.0m/s时，按国标24474-2009测量，

　　A95加减速度不应小于0.50 m/s2

　　当乘客电梯额定速度为2.0m/s＜u＜6.0m/s时，按国标24474-2009测量，

　　A95加减速度不应小于0.70 m/s2

　　0.2: GB10058-2009中：

　　3.3.5 乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直（Z轴）振动的最大峰峰值不应大于0.50 m/s2

　　 A95峰峰值不应大于0.20 m/s2

　　乘客电梯轿厢运行期间水平（X轴和Y轴）振动的最大峰峰值不应大于0.20 m/s2

　　 A95峰峰值不应大于0.15m/s2

　　

　　1. 0计算界限

　　应采用下列界限来定义所计算信号量的范围（见图 1 ）

　　界限 O 电梯离开端站开始关门前至少 0.5s；

　　界限 1 电梯开始运行后离开端站 500mm；

　　界限 2 电梯到达端站停止运行前 500mm；

　　界限 3 电梯到达端站，停止运行或门完全打开后（无论哪一个动作后发生）至少 0.5s。

2. 0 A95 加速度和减速度

　　A95 加速度应是在界限 0 到 3 之间的前半部分信号中，在最大速度的 5％到 95％的范围内计算。A95 减速度应是在界限 0 到 3 之间的后半部分信号中，在最大速度的 95％到 5％的范围内计算，见图 3。

　　在定义的界限范围内，加速度或振动值的 95%小于或等于的值。

　　3.0 振动

　　①振动应按照前面⑵中规定的对时域内的加速度信号计权确定。

　　振动信号应采用峰峰值评价。最大振动峰峰值是指在所定义的界限内发现的所有峰峰值的最大值。A95（典型）振动峰峰值是指在所定义界限内 95％的峰峰值小于或等于的值。-----L2-2

　　4.0 速度

　　由电梯运行控制引起的速度值应直接测量，或通过 10Hz 低通滤波z轴信号的积分计算（见图 4）。本标准中包含了2个速度参量：最大速度和V95 速度

　　最大速度应是速度的最大绝对值。

　　V95 速度计算的界限范围应是：从加速段最大速度的 95%后1s到减速段最大速度的 95%前 1s，见图。在定义的界限范围内，95%采样数据的速度值小于或等于的值，即图示2—3界定范围。

图中1——加速段最大速度的95%；

　　2——加速段最大速度的95%后1S;

　　3——减速段最大速度的95%前1S

　　4——减速段最大速度的95%

　　请大家关注以上的各条曲线,下面的论述还要继续!

　　

　　1.4 GB/T 10058-2009给出的评价指标

　　1.4.1 10058的3.3整机性能一节,电梯的整机性能包括运行性能（3.3.1～3.3.8）和安全性能（3.3.9 ）两个方面。

　　3.3.1～3.3.8运行性能包括额定速度（3.3.1）；起制动加、减速度（3.3.2）；A95（95％采样数据小于或等于的值）加、减速度（3.3.3），1997版本规定的是平均加、减速度， A95值 与平均值是有区别的，对于电梯的起制动运行来说（不论其是梯形的还是三角形的起制动加速度曲线）， A95加、减速度值均比平均加、减速度值大；开关门时间（3.3.4）；运行时的振动（3.3.5）；噪声（3.3.6）；平层准确度和平层保持精度（3.3.7）；平衡系数（3.3.8）共8个指标。

　　运行性能中包括了性能参数和乘运质量，这两方面是相互关联的，在制定和设定这些参数时即要考虑到运行效率也要考虑到舒适感，比如加、减速度（影响运行效率）与乘客乘运舒适感觉的兼顾，开关门时间与开关门噪声兼顾。2009版与1997版的区别主要是参考了国际标准ISO 18738:2003，这个标准已经转换成了国家标准GB/T 24474-2009《电梯乘运质量测量》。

　　1.4.2 GB10058之3.3 整机性能

　　3.3.1 当电源为额定频率和额定电压时 向下运行至行程中段 〈除去加速 和减速段〉时的速度 ,不应大于额定速度的105％,宜不小于额定速度的92％。

　　3.3.2 乘客电梯起动加动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5 m/s2。

　　3.3.3 当乘客电梯额定速度为1.0m/s＜u≤2.0m/s时， 按GB/T24474-2009测量A95加减速度应小于0.50m/s2；当乘客电梯额定速度为2.0m/s＜u≤6.0 m/s时，A95加 、减速度不应小于0.70m/s2 。

　　3.3.4 乘客电梯中分自动门和旁开自动门的开关门时间。

　　表1 乘客电梯的开关门时间 单位为秒
　　3.3.5 乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直(Z)振动的最大峰峰不应大于0.30m/s2, A95蜂峰值不应大于0.20m/s2。

　　乘客电梯轿厢运行区间水平（X轴和Y轴）振动的最大峰峰值不应大于0.20m/s2，A95蜂峰值不应大于0.15m/s2。

　　注 :按 CB/T24474-2009测量，用计权的时域记录振动曲线中的峰峰值。

　　3.3.6 电梯的各机构和电气设备在工作时不应有异常振动或撞击声响。乘客电梯的噪声值应符合表 2规定 。

　　表2 乘客电梯的噪声值 单位为dB(A)
　　1.4.3关于GB/T10059《电梯试验方法》

　　GB/T10059《电梯试验方法》和GB/T1005《电梯技术条件》是一组有紧密关联的且带有指导性的技术标准，这两个标准把TSG特种设备安全技术规范 TSG T7007-2016《电梯型式试验规则》、TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则 —曳引与强制驱动电梯》和（国市监特设[2020]56号）

　　《市场监管总局关于进一步做好改进电梯维护保养模式和调整电梯检验检测方法试点工作的意见》连接起来形成“上下游”的关系。

　　a.10059中4.2.5噪声

　　4.2.5.1运行中轿厢内噪声

　　风扇空调等轿厢内的附属设备以及可在轿厢内听到的警报广播等层站附属宜处于关闭状态。乳油任何一种设备不能关闭，则应在结果中说明。传声器放置在轿厢地板中央半径为0.1m的圆形范围上方1.5m±0.10m处，沿着水平方向直接对着轿厢主门。取电梯全程上行和全程下行运行过程中以额定速度运行的最大值。

　　4.2.5.2开关门过程噪声

　　测试时传声器分别从轿内和层站门宽中央水平对着轿门和层门，传声器距门0.24m，距地面1.50m±0.10m处测量。取开、关门过程的最大值。

　　4.2.5.3机房噪声

　　电梯以额定速度运行，取5个测点，即距驱动主机前、后、左、右最外侧各1m处的（H＋1）/ 2高度上4个点(H为驱动主机的顶面高度,m)及正上方1m处1个点。受建筑物结构或者设备布置的限制可以减少测点。取每个测点的声压修正值的平均值。

　　

　　2.关于平均噪声

　　2.1问题的提出

　　前面连篇累牍的说明的仅是一个核心问题就是无论加、减速度、振动还是噪声都是在说明的其数据要求都是“一个过程的峰-峰值或是A95的要求”，即便提到“平均值也是几个数据的算术平均值”，而不是“一个测试全过程的数据的”平均。

　　再看振动信号应采用峰峰值评价。最大振动峰峰值是指在所定义的界限内发现的所有峰峰值的最大值。A95（典型）振动峰峰值是指在所定义界限内 95％的峰峰值小于或等于的值，这个曲线的X轴是时间，Y轴是振动加速度。如果细分曲线可以分析出“何时振动出现最大值”、“全过程的平均振动值是多少”，这些数据在EUA-625或DT—4X中都导出了只是我们没有关注。那么，如果把曲线的X轴变换为“频率”，也就是把曲线进行FFT（傅里叶变换），这样就将测试记录的曲线进行深度的研究可以探索更深层次的“问题”，并依此进一步提高和改进设备的技术性能安全性能和使用性能。

　　振动和噪声是相生相伴的一组物理量，这是当前一个热门课题，尤其是噪声我们还是停留在用声级计进行简单的噪声测试而并没有“深究”下去。现在无论在国际上还是在国内电梯行业中的有影响力的企业都提出了电梯运行中轿厢内的平均噪声，注意是全过程的平均值是从曲线记录的“模拟量演化而来的”。提出噪声平均值认真分析这些数据其实是在全方位的解析设备的机械、电气系统，细分制造、安装、维修、使用的各个阶段可能产生和出现的噪声以及对于乘坐舒适感和安全运行的影响。因此噪声平均值的提出是一个新的方向，是要给予高度关注的 !

　　

　　2.2平均噪声的测试和数据的得来与分析

　　EVA625和DT-4X中可以在噪声测试后得到的数据中包括噪声的平均值,这个平均值还是初步的结果,记录的曲线的X轴是时间、Y轴是噪声的声压级的量，还没有进行进一步的分析和处理。当然首先第一步是将记录的曲线进行（FT→FFT）傅里叶变换（在学习承运质量测量时接触过FFT），而后再深入下去。

　　2.3用怎样的新开发的测试手段和“工具”

　　采用数字式声音传感器，用专用硬件处理芯片对声音数字信号进行处理，形成声音WAVE数据存储在SD卡中。通过SD卡将数据传输到电脑中，在电脑中可以通过播放器对测试声音进行回放，也可对数据进行频谱分析。同时对数据进行转换形成声级曲线，并计算出声级的最大值和平均值。

　　2.4平均噪声的描述

　　WAVE文件是计算机领域最常用的数字化声音文件格式之一，它是微软专门为Windows系统定义的波形文件格式（Waveform Audio），由于其扩展名为"*.wav"。

　　WAVE是录音时用的标准的WINDOWS文件格式，文件的扩展名为“WAV”，数据本身的格式为PCM或压缩型。

　　WAV文件格式是一种由微软和IBM联合开发的用于音频数字存储的标准，它采用RIFF文件格式结构，非常接近于AIFF和IFF格式。符合 PIFF Resource Interchange File Format规范。所有的WAV都有一个文件头，这个文件头音频流的编码参数。

　　WAVE文件作为最经典的Windows多媒体音频格式，应用非常广泛，它使用三个参数来表示声音：采样位数、采样频率和声道数。

　　WAVE文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一，它是以RIFF格式为标准的。RIFF是英文Resource Interchange File Format的缩写，每个WAVE文件的头四个字节便是“RIFF”。WAVE文件由文件头和数据体两大部分组成。其中文件头又分为RIFF/WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分。

　　2.5噪声的FT分析

　　大家看下面的a曲线（蓝色图）横坐标是时间（s），纵坐标是加速度（cm/s2）；

　　b曲线（中间图）横坐标是频率（Hz）,纵坐标是加速度（milli(g),即千分之一g）：c曲线（最下面图）横坐标是频率（Hz）,纵坐标是加速度分贝值（dB）。

　　a曲线大家比较熟悉，b曲线我们在学习承运质量测量标准和使用EVA625或DT—4X进行振动的FFT分析中也接触到过，而c曲线则没有接触过。但是，它的纵坐标是加速度分贝值（dB），似乎在告诉我们如果对电梯运行中轿内噪声平均值进行分析，则C曲线是最好的选择。因为分贝值（dB）这个无量纲的单位在评价噪声中是司空见惯的，科学技术的相通和关联以及一致性也在这里得到体现，这正是噪声平均值分析的核心。

　　2.6小结

　　可能大家感到以上关于WAVE的描述有些晦涩难懂，这并不奇怪，因为我们是极为初步的接触。但正是这个问题进入了我们全面的研究“电梯设备运行中轿厢内感知到的噪声平均值”的研究这个新课题。告诉大家这个问题是当今国际上和国内一些企业都在为此进行各自的研究工作，当然还是为了电梯的安全和乘坐舒适感的进一步。

　　

　　3.联想到56号文件

　　3.1 关于56号文件

　　文件名称：市场监管总局关于进一步做好改进电梯维护保养模式和调整电梯检验检测方式试点工作 的意见（国市监特设〔2020〕56 号）

　　其中二、重点任务:

　　㈠ .推进电梯按需维保新模式。

　　㈡ .科学调整电梯检验、检测方式。

　　㈢ .强化智慧监管和社会监督。

　　附件： 1 .电梯使用、维护保养单位开展电梯检测的要求（试行）

　　2. 参与试点工作的电梯检测机构核准要求（试行）

　　3. 电梯检测规则（试行）

　　4. 电梯定期检验规则（试行）

　　3.2 56号文件对于企业开展“检测”工作和企业申请“检测工作”资质的规定、56号文件给“检测”和“定期检验”做了明确的规定以上这些是要重点认识理解和贯彻到日常的工作之中。

　　3.3检测工作如何深入，在这里提出检测不能简单地使用仪器仪表进行测试就可以了。而是应该从平时的检测工作中总结出应该在哪些方面哪些问题上要提出新的问题，看法和主张。做到“有所发现、有所发明、有所创造、有所前进”依次把检测工作推进，向“自由王国”过度，只有这样检测机构的主体工作才能一步步的成熟和发展。获得检测资质的企业首先要建设硬件的基础，同时要从业人员的知识技能能适应检测工作的要求，如一个最基础的问题数据“测试得到的数据的物理量是什么”、“得到的数据如何修约”和“四舎六入五配偶”吗？检测资质的长远发展还要有能力把本体工作深入发展。再举个例子,例如噪声的检测在日常检测工作经常出现,设想从用声级计测试机房平均噪声→测得的5个位置的噪声值求算术平均值→如果客户要求测试轿厢运行过程中的噪声平均值该如何做呢？→如果再要求这个噪声平均值的曲线能给出噪声的频率特性的数据吗？→再进一步,不同频率“点”的噪声值所对应的出现噪声的原因的分析？→根据分析能提出降低噪声的方法措施吗？→落实整改措施后的效果的评价等等。这样的一个过程就把检测从单纯的拿着声级计简单的测试噪声的数据进化到更高层次的，这样的检测机构就把工作效果提升了从而更好地更科学地更理性化的为客户服务了，我认为这是申请得到检测资质的单位的目标也是努力方向。

　　3.4回归主题，例如电梯运行中轿厢内的平均噪声值的探究就是检测工作发展导出的新课题。56号文件附件2规定企业可以申报开展检测工作，那么申报单位就应该把检测工作进一步的发展提高和一定向更高度迈进列入主体工作的日常工作中去，只要持之以恒就会有回报。

　　3.5本文题目是平均值引发的思考，是希望借用一个新课题来提出如何使看似平常的工作里面隐含新的要研究的工作，并依此推进我们的主体工作的前进和提高。
　　
       2021-4