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上篇 电机基础知识2

第1章 电磁理论基本物理量2

1.1磁感应强度2

1.2磁通量2

1.3磁导率2

1.4磁场强度2

第2章 磁路分析基础3

2.1磁路的基本定律3

2.1.1磁路的概念3

2.1.2磁路定律3

2.1.3磁路和电路的比较5

2.2常用铁磁材料及特性6

2.2.1铁磁物质的磁化6

2.2.2磁化曲线与磁滞曲线6

2.2.3铁磁材料6

2.3磁路分析9

2.4绕组基础9

第3章 电机分类与原理11

3.1电机分类11

3.2直流电机12

3.2.1直流电机的分类12

3.2.2直流电机的工作原理12

3.2.3直流电机的基本结构13

3.2.4直流电机的定子14

3.2.5直流电机的转子15

3.2.6直流电机的励磁16

3.2.7直流电机的主要性能16

3.2.8无刷直流电机18

3.3交流三相异步电动机19

3.3.1交流三相异步电动机的分类19

3.3.2交流三相异步电动机的工作原理20

3.3.3交流三相异步电动机的基本结构21

3.3.4交流三相异步电动机的定子和绕组21

3.3.5交流三相异步电动机的转子22

3.3.6交流三相异步电动机的主要性能22

3.4交流三相同步电机25

3.4.1交流三相同步电机的分类25

3.4.2交流三相同步电机的工作原理26

3.4.3交流三相同步电机的基本结构26

3.4.4交流三相同步电机的定子和绕组26

3.4.5交流三相同步电机的转子27

3.4.6交流三相同步电机的主要性能27

3.4.7交流三相同步发电机组28

3.5单相异步电动机29

3.5.1单相异步电动机的分类29

3.5.2单相异步电动机的工作原理29

3.5.3单相异步电动机的基本结构31

3.5.4单相异步电动机的定子和绕组32

3.5.5单相异步电动机的转子32

3.5.6单相异步电动机的主要性能32

3.6单相串励电动机33

3.6.1单相串励电动机的分类33

3.6.2单相串励电动机的工作原理33

3.6.3单相串励电动机的基本结构33

3.6.4单相串励电动机的定子和绕组34

3.6.5单相串励电动机的转子34

3.6.6单相串励电动机的主要性能34

3.7特种电机35

3.7.1伺服电动机35

3.7.2步进电动机38

3.7.3直线电机40

3.7.4开关磁阻电动机41

3.7.5磁滞电动机42

3.7.6旋转变压器42

3.7.7永磁电机44

第4章 电机制造工艺45

4.1电机生产流程45

4.2电机工艺文件45

第5章 电机标委会与标准体系及产品认证47

5.1电机标委会47

5.2电机标准体系47

5.2.1国际电机标准体系47

5.2.2中国电机标准体系49

5.3电机认证52

5.3.1强制性产品认证52

5.3.2能效认证53

5.3.3 CQC标志认证54

5.3.4中国船级社认证55

5.3.5防爆认证56

5.3.6核安全设备认证56

5.3.7出口电机的认证56

中篇 电机测试方法58

第6章 电机测试理论58

6.1电机的损耗与发热58

6.1.1能量守恒定律58

6.1.2损耗分析58

6.1.3电机的发热59

6.1.4电机的散热60

6.2电机的噪声61

6.2.1电机主要噪声源61

6.2.2降低电机噪声的方法61

6.3电机的振动61

6.3.1电机振动产生的原因61

6.3.2降低电机振动的方法61

6.4电机的电磁兼容62

6.4.1电磁兼容的基本概念62

6.4.2电磁兼容的研究领域62

6.4.3电磁兼容标准化组织63

6.4.4电磁兼容标准体系66

6.4.5电磁兼容标准66

6.4.6提高电磁兼容性的措施70

第7章 电机试验基础71

7.1电机试验分类71

7.2电机试验模型72

7.3电机试验常用物理量单位73

7.4测量误差常识74

7.5电机试验常用图形符号和文字符号75

第8章 常用测试设备76

8.1电源76

8.1.1试验电源的要求76

8.1.2变压器和调压器77

8.1.3交流发电机组77

8.1.4变频电源78

8.1.5直流电源发电机组79

8.1.6直流整流电源79

8.1.7直流开关电源80

8.1.8可编程直流电源82

8.2电动机试验负载83

8.2.1直流发电机负载83

8.2.2交流异步电动机变频回馈负载84

8.2.3磁粉制动器负载84

8.2.4涡流测功机负载85

8.2.5磁粉测功机负载85

8.2.6直流测功机负载86

8.2.7水力测功机负载86

8.3发电机试验负载86

8.3.1电阻负载86

8.3.2电感负载87

8.3.3交流发电机的回馈负载88

8.3.4直流发电机的回馈负载88

8.4电机试验用配电和控制电路88

8.4.1三相异步电动机试验配电线路图89

8.4.2互感器选择与控制电路89

8.4.3输入回路测量电路90

8.4.4三相异步电动机正反转的电气回路和控制电路90

8.4.5三相异步电动机的星-三角起动电路91

8.4.6直流电机试验电源配电和控制电路91

8.5电机试验测量电路92

8.5.1交流电流测量电路92

8.5.2电压测量电路92

8.5.3功率测量电路92

8.5.4三相异步电动机综合测试电路93

8.5.5三相同步发电机综合测试电路93

8.5.6直流电机试验测量电路94

8.6电机试验用仪器和设备94

8.6.1电参数测量仪器仪表94

8.6.2电压互感器和电流互感器96

8.6.3分流器98

8.6.4万用表98

8.6.5钳形电流表99

8.6.6直流电阻测试仪99

8.6.7转速表100

8.6.8相序仪100

8.6.9温度测试仪101

8.6.10转矩转速测试仪102

8.6.11工频耐压测试仪103

8.6.12绝缘电阻测试仪104

8.6.13匝间绝缘耐冲击电压测试仪104

8.6.14对地耐冲击电压测试仪105

8.6.15 接触电流测试仪105

8.6.16噪声测试相关仪器及场地105

8.6.17振动测试仪106

8.6.18机械尺寸测量仪器107

8.6.19变频器供电回路中使用仪器设备的特殊要求107

8.6.20带电测量仪器的特殊要求107

8.6.21电磁兼容测试场地和测试设备107

8.7辅助设备115

8.7.1试验平台115

8.7.2安装固定装置115

8.7.3联轴器116

8.7.4防护罩116

8.7.5升降机构116

第9章 通用测试方法117

9.1绝缘电阻试验117

9.1.1试验原理117

9.1.2试验设备117

9.1.3试验方法117

9.1.4试验要点及注意事项117

9.1.5试验结果判定117

9.2耐电压试验118

9.2.1试验原理118

9.2.2试验设备118

9.2.3试验方法118

9.2.4试验结果判定119

9.2.5试验要点及注意事项120

9.3耐冲击电压试验120

9.3.1试验原理120

9.3.2试验设备120

9.3.3试验方法121

9.3.4试验结果判定121

9.3.5试验要点与注意事项121

9.4绕组匝间绝缘试验121

9.4.1试验原理121

9.4.2试验设备122

9.4.3试验方法122

9.4.4试验结果判定125

9.4.5试验要点与注意事项125

9.5接触电流和泄漏电流试验125

9.5.1试验原理125

9.5.2试验设备126

9.5.3试验方法126

9.5.4试验要点127

9.5.5试验结果判定127

9.5.6试验注意事项127

9.6直流电阻试验127

9.6.1试验原理127

9.6.2试验设备128

9.6.3试验方法128

9.6.4试验要点128

9.6.5试验结果判定128

9.6.6试验注意事项128

9.7外壳防护等级试验128

9.7.1试验原理128

9.7.2试验设备131

9.7.3试验方法131

9.7.4试验要点134

9.7.5试验结果判定134

9.7.6试验注意事项134

9.8湿热试验134

9.8.1试验原理134

9.8.2试验设备134

9.8.3试验方法136

9.8.4试验要点138

9.8.5试验结果判定138

9.8.6试验注意事项140

9.9盐雾试验141

9.9.1试验原理141

9.9.2试验设备142

9.9.3试验方法142

9.9.4试验要点142

9.9.5试验结果判定142

9.9.6试验注意事项143

9.10霉菌试验143

9.10.1试验原理143

9.10.2试剂、材料和试验设备143

9.10.3试验方法144

9.10.4试验要点144

9.10.5试验结果判定144

9.10.6试验注意事项145

9.11低温/高温试验145

9.11.1试验原理145

9.11.2试验设备146

9.11.3试验方法146

9.11.4试验要点146

9.11.5试验结果判定146

9.11.6试验注意事项147

9.12高温高湿试验147

9.12.1试验原理147

9.12.2试验设备147

9.12.3试验方法147

9.12.4试验要点147

9.12.5试验结果判定147

9.12.6试验注意事项147

9.13温度变化试验148

9.13.1试验原理148

9.13.2试验设备149

9.13.3试验方法149

9.13.4试验要点149

9.13.5试验结果判定149

9.13.6试验注意事项149

9.14低温/高温低气压试验149

9.14.1试验原理149

9.14.2试验设备151

9.14.3试验方法151

9.14.4试验要点151

9.14.5试验结果判定151

9.14.6试验注意事项151

9.15 其他环境试验151

9.16电气间隙与爬电距离试验153

9.16.1试验原理153

9.16.2试验设备157

9.16.3试验方法157

9.16.4试验要点157

9.16.5试验结果判定157

9.16.6试验注意事项159

9.17转动惯量测定试验159

9.17.1试验原理159

9.17.2试验设备159

9.17.3试验方法160

9.17.4试验要点161

9.17.5试验结果判定161

9.17.6试验注意事项162

9.18温升试验162

9.18.1试验原理162

9.18.2试验设备164

9.18.3试验方法164

9.18.4试验要点165

9.18.5试验结果判定165

9.18.6试验注意事项166

9.19非正常工作试验166

9.19.1试验原理166

9.19.2试验设备167

9.19.3试验方法167

9.19.4试验要点167

9.19.5试验结果判定167

9.19.6试验注意事项170

9.20噪声试验170

9.20.1试验原理170

9.20.2试验设备172

9.20.3试验方法172

9.20.4试验要点176

9.20.5试验结果判定177

9.20.6试验注意事项177

9.21振动试验177

9.21.1试验原理177

9.21.2试验设备177

9.21.3试验方法178

9.21.4试验要点179

9.21.5试验结果判定179

9.21.6试验注意事项180

第10章 三相异步电动机测试方法181

10.1三相异步电动机堵转试验181

10.1.1试验原理181

10.1.2试验设备181

10.1.3试验方法181

10.1.4试验要点183

10.1.5试验结果判定183

10.1.6试验注意事项183

10.2三相异步电动机空载试验183

10.2.1试验原理183

10.2.2试验设备184

10.2.3试验方法184

10.2.4试验要点185

10.2.5试验结果判定185

10.2.6试验注意事项185

10.3三相异步电动机最大最小转矩试验185

10.3.1试验原理185

10.3.2试验设备186

10.3.3试验方法186

10.3.4试验要点187

10.3.5试验结果判定187

10.3.6试验注意事项187

10.4三相异步电动机负载试验187

10.4.1试验原理187

10.4.2试验设备188

10.4.3试验方法188

10.4.4损耗分析逻辑关系189

10.5三相异步电动机杂散损耗试验190

10.5.1杂散试验方法分类190

10.5.2剩余损耗法求取负载杂散损耗PS191

10.6三相异步电动机效率的确定方法192

10.6.1试验方法分类192

10.6.2输入输出法（A法）数据处理过程193

10.6.3测量输入和输出功率的损耗分析法（B法）数据处理过程195

10.7三相异步电动机轴电压和轴承电流测定试验196

10.7.1轴电压和轴承电流产生机理196

10.7.2试验设备196

10.7.3试验方法196

10.8变频器供电三相异步电动机试验197

10.8.1变频调速原理197

10.8.2试验方法199

10.9其他类三相异步电动机的特殊试验201

第11章 三相同步电机测试方法202

11.1空载特性的测定试验202

11.2稳态短路特性的测定试验203

11.3三相同步电机效率的测定试验203

11.4三相同步电机温升试验206

11.5自励恒压时电压调整性能测定207

11.6堵转电流和堵转转矩的测定207

11.7标称牵入转矩的测定208

11.8同步电动机失步转矩的测定209

11.9负序电流承受能力试验210

11.10参数测定试验210

11.11电话谐波因数的测定试验212

11.12发电机瞬态调整率与恢复时间测定试验212

11.13三相永磁同步电动机特殊试验213

11.14单相同步电机特殊试验213

第12章 直流电机测试方法214

12.1直流电机电刷中性线位置的测定试验214

12.2直流电机空载特性的测定试验214

12.3直流电机额定负载试验215

12.4直流电机换向火花测定试验215

12.5直流电机无火花区域的测定试验216

12.6电感的测定217

12.7效率的测定219

12.8发电机的外特性和固有电压调整率的测定221

12.9电动机的转速特性和固有转速调整率的测定221

12.10电枢电流变化率的测定222

12.11整流电源供电时电机的电压、电流纹波因数及电流波形因数的测定222

第13章 单相异步电动机测试方法224

13.1单相异步电动机试验综述224

13.2转矩-转速特性的测定224

13.3电容器端电压的测定225

13.4起动过程中起动元件断开转速的测定225

第14章 单相串励电动机测试方法226

14.1单相串励电动机试验综述226

14.2工作期限试验226

14.3换向检查试验226

第15章 伺服电动机及系统测试方法228

15.1摩擦力矩的测定228

15.2控制特性的测定229

15.3功率、电流和阻抗的测定229

15.4电刷接触电阻变化的测定229

15.5机电时间常数的测定230

15.6步进电动机保持转矩的测定231

15.7步进电动机步距角误差的测定231

15.8步进电动机反电动势常数的测定231

15.9转矩波动系数的测定232

15.10空载起动电压的测定232

第16章 电动汽车用驱动电机系统测试方法233

16.1电动汽车用驱动电机系统概况233

16.2工作电压范围的测定235

16.3转矩-转速特性及效率的测定235

16.4关键特征参数的测定236

16.5控制精度的测定237

16.6响应时间的测定237

16.7驱动电机控制器工作电流的测定238

16.8馈电特性的测定238

16.9驱动电机控制器支撑电容放电时间的测定238

16.10环境适应性试验的测定238

16.11可靠性试验239

第17章 防爆用电机测试方法241

17.1试验原理241

17.2防爆电气设备通用试验244

17.3隔爆型电气设备安全性能试验246

17.4增压型电气设备安全性能试验246

17.5正压型电气设备安全性能试验248

17.6隔爆型电动机防爆试验案例248

第18章 船用电机测试方法250

18.1船用电机概况250

18.2船用电机的检验项目251

18.3倾斜摇摆试验251

18.4电源电压和频率变化试验252

18.5过载试验252

18.6船用发电机的并联运行253

18.7耐化学活性物的腐蚀性能254

18.8振动试验255

第19章 核用电气设备鉴定256

19.1核用电气设备鉴定概况256

19.2核用电气设备质量鉴定项目256

19.3基准试验（环境鉴定试验前的功能试验）257

19.4正常运行环境条件下的极限试验257

19.5机械强度试验和/或耐久性试验257

19.6地震试验259

19.7模拟事故工况核辐射环境试验260

19.8模拟事故工况热力环境试验261

19.9模拟事故工况化学喷淋环境试验261

19.10模拟事故后环境试验262

第20章 舰用电机测试方法263

20.1舰用电机概况263

20.2舰用电机测试项目263

20.3舰用电机的颠震试验264

20.4舰用电机的振动试验264

20.5舰用电机的冲击试验266

第21章 电磁兼容测试方法268

21.1电机的电磁兼容测试项目适用性概况268

21.2辐射骚扰试验269

21.3传导骚扰试验270

21.4谐波电流发射试验270

21.5静电放电抗扰度试验271

21.6射频电磁场辐射抗扰度试验272

21.7电快速瞬变脉冲群抗扰度试验272

21.8浪涌（冲击）抗扰度试验274

21.9射频场感应的传导骚扰抗扰度试验275

21.10电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验277

21.11工频磁场、脉冲磁场、阻尼振荡磁场抗扰度试验278

21.12振铃波抗扰度试验280

21.13军工电磁兼容测试282

第22章 电机绝缘结构功能性评定284

22.1电机绝缘结构功能性评定概况284

22.2热功能性试验285

22.3电功能性试验285

22.4中小型旋转电机的绝缘结构评定286

22.5小功率电动机的绝缘结构评定286

下篇 电机标准解析288

第23章 电机标准间的逻辑关系288

23.1电机标准的逻辑关系288

23.2电机通用要求标准及基础性要求标准289

23.3中小型旋转电机产品类标准290

23.4小功率电动机的产品类标准292

23.5控制类电机的产品类标准293

第24章 通用电机标准解析294

24.1《电工术语旋转电机》（GB/T2900.25—2008）标准解析294

24.1.1标准概述294

24.1.2典型术语和定义294

24.2《电工术语小功率电动机》（GB/T 2900.27—2008）标准解析295

24.2.1标准概述295

24.2.2典型术语和定义295

24.3《电工术语控制电机》（GB/T2900.26—2008）标准解析296

24.3.1标准概述296

24.3.2典型术语和定义296

24.4《旋转电机产品型号编制方法》（GB/T 4831—2016）标准解析297

24.4.1标准概述297

24.4.2产品型号的编制原则297

24.4.3产品型号的编制方法297

24.5《旋转电机线端标志与旋转方向》（GB 1971—2006）标准解析299

24.5.1适用范围299

24.5.2标准主要结构299

24.5.3标准主要内容300

24.6《旋转电机冷却方法》（GB/T1993—1993）标准解析302

24.6.1标准概述302

24.6.2命名规则303

24.7《旋转电机结构型式、安装型式及接线盒位置的分类（IM代码）》（GB/T 997—2008）标准解析305

24.7.1标准概述305

24.7.2典型术语和定义305

24.7.3采用代码1（字母数字代号）的表示方法305

24.7.4采用代码2（全数字代号）的表示方法310

24.7.5代码1（字母数字代号）与代码2（全数字代号）的对应关系310

24.8《旋转电机整体结构的防护等级（IP代码）一分级》（GB/T4942.1—2006）标准解析311

24.8.1标准概述311

24.8.2防护等级（IP代码）标记方法311

24.8.3防护等级（IP代码）的试验方法和认可条件313

24.9《数值修约规则与极限数值的表示和判定》（GB/T 8170—2008）标准解析315

24.9.1标准概述315

24.9.2数据修约规则315

24.9.3极限数值的表示方法和判定316

24.10《旋转电机定额和性能》（GB755—2008）标准解析317

24.10.1标准概述317

24.10.2标准框架317

24.10.3工作制的表达方式与类型317

24.10.4定额类别和定额的选定319

24.10.5现场运行条件320

24.10.6电气运行条件321

24.10.7热性能与试验323

24.10.8其他性能与试验323

24.10.9笼型感应电动机的安全运行转速324

24.10.10同步电机总谐波畸变量（THD）324

24.10.11铭牌及标记324

24.10.12接地保护325

24.10.13容差326

24.10.14电磁兼容性326

第25章 中小型旋转电机通用产品类标准解析327

25.1《中小型旋转电机通用安全要求》（GB 14711—2013）标准解析327

25.1.1标准概述327

25.1.2标准结构327

25.1.3标准的主要内容327

25.2《三相异步电动机试验方法》（GB/T 1032—2012）标准解析340

25.2.1标准概述340

25.2.2标准的主要内容340

25.3《三相同步电机试验方法》（GB/T 1029—2005）标准解析342

25.3.1标准概述342

25.3.2标准的主要内容342

25.4《直流电机试验方法》（GB/T1311—2008）标准解析344

25.4.1标准概述344

25.4.2标准的主要内容344

25.5《变频器供电三相笼型感应电动机试验方法》（GB/T 22670—2008）标准解析346

25.5.1标准概述346

25.5.2标准的主要内容346

25.6《三相永磁同步电动机试验方法》（GB/T 22669—2008）标准解析347

25.6.1标准概述347

25.6.2标准的主要内容347

25.7《旋转电机噪声测定方法及限值第1部分：旋转电机噪声测定方法》（GB/T 10069.1—2006）标准解析348

25.7.1标准概述348

25.7.2标准的主要内容348

25.8《旋转电机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值》（GB/T10069.3—2008）标准解析349

25.8.1标准概述349

25.8.2标准的主要内容349

25.9《轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值》（GB 10068—2008）标准解析350

25.9.1标准概述350

25.9.2标准的主要内容350

25.10《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》（GB 18613—2012）标准解析350

25.10.1能效等级概况350

25.10.2标准概述351

25.10.3电动机能效限定值352

第26章 中小型旋转电机典型专用产品类标准解析354

26.1 《Y3系列（IP55）三相异步电动机技术条件（机座号63～355）》（GB/T 25290—2010）标准解析354

26.1.1标准概述354

26.1.2型式、基本参数354

26.1.3机械尺寸355

26.1.4技术要求356

26.1.5检验规则362

26.1.6标志、包装及保质期363

26.2 《YE3系列（IP55）超高效率三相异步电动机技术条件（机座号80～355）》（GB/T 28575—2012）标准解析364

26.2.1标准概述364

26.2.2标准的主要内容364

第27章 小功率电动机通用产品类标准解析365

27.1《小功率电动机第1部分：通用技术条件》（GB/T 5171.1—2014）标准解析365

27.1.1标准概述365

27.1.2标准结构及简述365

27.1.3运行条件367

27.1.4额定值367

27.1.5温升试验367

27.1.6介电性能试验368

27.1.7起动性能试验369

27.1.8短时过转矩370

27.1.9超速试验371

27.1.10偶然过电流试验371

27.1.11噪声试验371

27.1.12振动试验372

27.1.13电磁兼容性373

27.1.14容差373

27.1.15 检验规则374

27.2《小功率电动机的安全要求》（GB 12350—2009）标准解析375

27.2.1标准概述375

27.2.2标准结构375

27.2.3标准的主要内容376

27.3《单相异步电动机试验方法》（GB/T 9651—2008）标准解析385

27.3.1标准概述385

27.3.2标准的主要内容385

27.4《单相串励电动机试验方法》（GB/T 8128—2008）标准解析387

27.4.1标准概述387

27.4.2标准的主要内容387

27.5《小功率电动机能效限定值及能效等级》（GB 25958—2010）标准解析388

27.5.1标准概述388

27.5.2电动机能效限定值388

第28章 小功率电动机专用产品类标准解析392

28.1 《YS系列三相异步电动机技术条件》（JB/T 1009—2007）标准解析392

28.1.1标准概述392

28.1.2型式、基本参数392

28.1.3机械尺寸393

28.1.4技术要求394

28.1.5检验规则397

28.1.6标志、包装及保质期398

28.2 《YY系列电容运转异步电动机技术条件》（JB/T 1012—2007）标准解析398

28.2.1标准概述398

28.2.2型式、基本参数399

28.2.3机械尺寸400

28.2.4技术要求401

28.2.5检验规则404

28.2.6标志、包装及保质期404

第29章 控制电机产品类标准解析406

29.1《控制电机基本技术要求》（GB/T 7345—2008）标准解析406

29.1.1标准概述406

29.1.2标准的主要内容406

29.2《交流伺服系统通用技术条件》（GB/T 16439—2009）标准解析409

29.2.1标准概述409

29.2.2标准的主要内容410

29.3《交流伺服电动机通用技术条件》（GB/T 7344—2015）标准解析411

29.3.1标准概述411

29.3.2标准的主要内容411

29.4《步进电动机通用技术条件》（GB/T 20638—2006）标准解析412

29.4.1标准概述412

29.4.2标准的主要内容412

29.5《电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件》（GB/T18488.1—2015）标准解析414

29.5.1标准概述414

29.5.2标准的主要内容414

29.5.3电压等级415

29.5.4耐电压要求415

29.6《电动汽车用驱动电机系统第2部分：试验方法》（GB/T18488.2—2015）标准解析417

29.6.1标准概述417

29.6.2标准的主要内容417

29.7《微电机安全通用要求》（GB18211—2000）标准解析417

29.7.1标准概述417

29.7.2标准的主要内容417

附录418

附录1 F级绝缘浸漆工艺守则418

附录2 IEC电机标准汇总420

附录3 电机常用基础和通用国家标准424

附录4 空载最大A计权声功率级LWA（IC411、IC511、IC611单速三相笼型异步电动机）427

附录5 额定负载工况超过空载工况的A计权声功率级允许最大增加量ΔLWA428

附录6 空载最大A计权声功率级LWA428

参考文献429