機械工程測試技術(shù)CH9

單擊此處編輯母版文本(wénběn)樣式第二級第三級第四級第五級1第9章噪聲(zàoshēng)的測量NoiseMeasurement9.1概述9.2噪聲的度量9.3噪聲測量常用儀器及測量方法9.4噪聲的控制及利用返回精品資料9.1概述(ɡàishù)聲音是在某種彈性介質(zhì)中的一種(yīzhǒnɡ)振動過程介質(zhì)的基本類型有三種：氣體、液體、固體聲波（振源頻率在20~20000Hz時，人的耳朵可以聽到）次聲波（振源頻率低于20Hz時，人耳無法聽到)超聲波（振源頻率高于20000Hz時，人耳無法聽到）噪聲：人們不需要的聲音精品資料機械設備噪聲的起因：1、空氣動力性噪聲——空氣振動產(chǎn)生2、結(jié)構(gòu)性噪聲——固體振動產(chǎn)生3、電磁性噪聲——電磁在氣隙中感應(gǎnyìng)產(chǎn)生交變力而引起噪聲對人的危害(wēihài)1、干擾休息和睡眠、影響工作效率2、損傷視聽覺器官精品資料9.2噪聲(zàoshēng)的度量聲場(shēnɡchǎnɡ)：聲波傳播的空間自由聲場：允許聲波在任何方向作無反射自由傳播的空間半自由聲場：僅以地面作為反射面，而其余方向均符合自由聲場的條件混響聲場：允許聲波在任何方向作無吸收傳播的空間半混響聲場：邊界上既不完全吸收，也不完全反射聲波的空間精品資料聲壓(shēnɡyā)與聲壓(shēnɡyā)級聲壓(shēnɡyā):指某點上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為Pa（帕）。聽閥聲壓:指正常人剛能聽到的1000Hz聲音的聲壓為2×10-5Pa，并規(guī)定為基準參考聲壓，記為p0。聲壓級:是一個相對比較的量綱一的量（無量綱量）。相對于聲壓p的聲壓級L

p定義為dBp0為基準參考聲壓精品資料單擊此處編輯母版標題(biāotí)樣式常見(chánɡjiàn)的聲壓級的范圍精品資料聲強(shēnɡqiánɡ)與聲強(shēnɡqiánɡ)級聲強:在傳播方向上單位時間(shíjiān)內(nèi)通過單位面積的聲能量，以I表示，單位為W/m2。聲強是矢量，有方向有大小。聲強級LI:聲強與參考聲強I0(取I0=10×10-12W/m2）的比值常用對數(shù)的10倍來表示，稱為聲強級LI（單位為dB），也是一種量綱為1的量，定義為dB對于球形聲源,傳播過程中沒受到任何阻礙，也不存在能量損失,則聲強隨著與聲源距離的平方而減小W精品資料聲功率及聲功率級聲功率(W):聲源在單位(dānwèi)時間內(nèi)發(fā)射出的總能量，單位(dānwèi)為W;聲功率級(Lw):聲功率(W)與參考基準(jīzhǔn)聲功率W0(取W0=10-12W)的比值常用對數(shù)的10倍來表示，聲功率級LW（單位為dB）精品資料通用語言(yǔyán)與若干樂器輸出功率值的近似值聲源峰值功率/W男生會話女生會話單簧管低音提琴鋼琴管樂器37in×36in的低音鼓75件樂器的交響樂2×10-34×10-35×10-216×10-227×10-231×10-225.070~100精品資料響度和響度級是根據(jù)人耳的特性，仿照聲壓和聲壓級的概念(gàiniàn)引出的與頻率有關(guān)的反映主觀感覺的量，單位分別是宋和方。1宋為40方的響度級，即1宋是聲壓40dB、頻率(pínlǜ)為1000Hz的純音素產(chǎn)生的響度。響度(宋)響度級(方)噪聲的響度及響度級精品資料純音(chúnyīn)的等響曲線-100102030405060708090100110120130140-2030501003008002000800040200200500400010000102030405060708013012011010090MAF方方頻率(pínlǜ)/Hz等響曲線圖聲壓級/dB精品資料多聲源的噪聲(zàoshēng)強度Wi表示(biǎoshì)第i個聲源的聲功率。第i個聲源的聲強兩個以上相互獨立的聲源，同時發(fā)出來的聲功率和聲強可以代數(shù)相加，即W=W1+W2+W3+···+Wi+···+Wn

I=I1+I2+I3+···+Ii+···+In總聲功率級:總聲強級:精品資料從聲壓及聲壓級出發(fā)，當兩個(liǎnɡɡè)以上的噪聲同時存在時，如果從n個聲源(shēnɡyuán)發(fā)出的噪聲（或是由同一聲源(shēnɡyuán)發(fā)出的噪聲頻譜中的各頻率成分），且互不相干，則合成噪聲的總聲壓p為由此得:精品資料2/4/2023噪聲(zàoshēng)的分析方法與評價1.噪聲(zàoshēng)的頻譜分析(1)倍頻程分析目的:了解其頻率組成及相應能量的大小，從中找出噪聲源，進而控制噪聲。原理:是按一定寬度的頻帶來進行的，即分析各個頻帶對應的聲壓級。采用倍頻程分析時，相差n個倍頻程時兩個中心頻率之間的關(guān)系為n是正數(shù)，其值越小，頻程分得越細。精品資料(2)頻譜分析(fēnxī)只有單頻率(pínlǜ)的聲音稱為純音。由強度不同的許多頻率純音所組成的聲音稱為復音，組成復音的強度與頻率的關(guān)系圖稱為聲頻譜，簡稱頻譜。低頻噪聲指噪聲頻譜中最高聲級分布在350Hz以下；中頻噪聲指最高聲級分布在350~1000Hz中間；高頻噪聲（1000Hz以上）。噪聲頻譜表示一定頻帶范圍內(nèi)聲壓級的分布情況。頻譜中各峰值所對應的頻率（帶）就是某種聲源產(chǎn)生的，找到了主要峰值聲源就為噪聲控制提供了依據(jù)。人說話聲音的波形與頻譜精品資料2.聲級計的頻率計權(quán)網(wǎng)絡(wǎngluò)從等響度曲線出發(fā)，在測量儀器上通過采用某些濾波器網(wǎng)絡，對不同頻率的聲音信號(xìnhào)實行不同程度的衰減，使得儀器的讀數(shù)能近似地表達人對聲音的響應，這種網(wǎng)絡稱為頻率計權(quán)網(wǎng)絡。A計權(quán)網(wǎng)絡是效仿倍頻程等響曲線中的40方曲線，較好地模仿了人耳對低頻段(500Hz以下)不敏感，而對于1000～5000Hz聲敏感的特點，與主觀反映接近，測量中應用廣泛，作為評價噪聲的標準。B計權(quán)網(wǎng)絡是效仿70方等響曲線，對低頻有衰減。C計權(quán)網(wǎng)絡是效仿100方等響曲線，所用頻率的聲音近于一樣程度的通過，基本上不衰減，因此表示總聲壓級。LA=LB=LC時，噪聲高頻成分較突出；LC=LB>LA時，中頻成分較突出；LC>LB>LA時，噪聲是低頻特性。當讀數(shù)精品資料3.等效連續(xù)聲級(shēnɡjí)與噪聲評價標準如果考慮噪聲對人們的危害程度，則除了要注意噪聲的強度和頻率之外，還要注意作用(zuòyòng)的時間。反映這種作用(zuòyòng)效果的噪聲量度叫做等效連續(xù)聲級。我國工業(yè)企業(yè)噪聲檢測規(guī)范（草案）規(guī)定：穩(wěn)定噪聲，測量A聲級；不穩(wěn)定噪聲，測量等效連續(xù)聲級，或測量不同A聲級下的暴露時間。等效連續(xù)聲級可表示為瞬時聲強某段統(tǒng)計時間總和基準聲強某一間歇時間內(nèi)的A聲級精品資料以每個工作日8h為基礎，低于78dB的不予考慮，則一天(yītiān)的等效聲級可按下式近似計算：第n段聲級Ln一個工作日的總暴露(bàolù)時間，minn的取值需查表N(段)12345678中心聲級Ln/dB(A)80859095100105110115暴露時間In/minT1T2T3T4T5T6T7T8中心聲級與暴露時間精品資料如果一周工作六天，每周的等效連續(xù)(liánxù)聲級可按下式近似計算：第n段聲級Ln一周的總暴露(bàolù)時間，n的取值需查表噪聲的分析方法與評價(12/14)精品資料例：測量某車間的噪聲，有4h中心聲級為90dB(A)，有3h中心聲級為100dB(A)，有1h中心聲級為110dB(A)，試計算一天內(nèi)的等效(děnɡxiào)連續(xù)聲級。解：車間(chējiān)等效聲級為N(段)12345678中心聲級Ln/dB(A)80859095100105110115暴露時間In/minT1T2T3T4T5T6T7T8中心聲級與暴露時間噪聲的分析方法與評價(13/14)精品資料9.3噪聲(zàoshēng)測量常用儀器噪聲(zàoshēng)的測量主要是聲壓級、聲功率及其噪聲(zàoshēng)頻譜的測量。一套聲壓級測量儀器包括傳聲器、聲級計、頻率分析儀、校準器等。1.傳聲器傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換為相應的電信號的傳感器。原理：由聲造成的空氣壓力推動傳聲器的振動膜振動，進而經(jīng)變換器將此機器振動變成電參數(shù)的變化。精品資料(1)電容式傳聲器精密測量(cèliáng)中最常用的一種傳感器，其穩(wěn)定性、可靠性、振性，以及頻率特性均較好。電容式傳感器幅頻特性平直(pínɡzhí)部分的頻率范圍約為10Hz~20kHz。原理：極距變化型電容傳感器。精品資料殼體上開有毛細孔，用來(yònɡlái)平衡振膜兩側(cè)的靜壓力，以防止振膜破裂。振膜厚度在0.0025~0.05mm之間，它在聲壓的作用(zuòyòng)下發(fā)生變形位移，起著可變電容器動片的作用(zuòyòng)可變電容器的定片是背級,其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅電容式傳聲器etRet毛細孔內(nèi)腔背級振膜阻尼孔絕緣體動態(tài)的應力變化（聲壓）很難通過毛細孔而作用于內(nèi)腔，從而保證僅有振膜的外側(cè)受到聲壓的作用。精品資料(2)動圈式傳聲器精度較低，靈敏度也較低，體積大，但輸出阻抗小，所以接較長的電纜(diànlǎn)也不降低其靈敏度。動圈式傳聲器磁鐵磁鐵阻尼罩殼體振膜線圈在聲壓的作用下，振膜和線圈移動并切割磁力線，產(chǎn)生感應(gǎnyìng)電動勢。同線圈移動速度成正比。精品資料(3)壓電式傳聲器壓電式傳聲器膜片較厚，其固有頻率較低，靈敏度較高，頻響曲線平坦，結(jié)構(gòu)簡單(jiǎndān)，價格便宜，廣泛用于普通聲級計中。壓電式傳聲器原理圖殼體絕緣材料輸出后板雙壓電晶體彎曲梁金屬膜片靜壓力平衡管膜片受到聲壓作用而變位時雙壓電元件產(chǎn)生變形，在壓電元件梁端面(duānmiàn)出現(xiàn)電荷精品資料2.聲級計聲級計是噪聲測量(cèliáng)中測量(cèliáng)聲壓的主要儀器。它是用一定頻率和時間計權(quán)來測量(cèliáng)噪聲的一套儀器。精品資料聲級計方框圖傳聲器衰減器放大器放大器衰減器均方根值檢波器指示(zhǐshì)表頭計權(quán)網(wǎng)絡聲壓(shēnɡyā)外接記錄儀ABCLABCL外接濾波器聲級計的工作原理精品資料3.聲級計的校準(jiàozhǔn)原理：由電池供電的電動機通過凸輪使兩個對稱的活塞作正弦移動(yídòng)，造成空腔中氣體體積的變化，使腔內(nèi)產(chǎn)生標準的正弦變化的聲壓，被校的傳聲器置于空腔的一端。簡單而便宜的校準方法。用一個精確標定過的揚聲器在一個聲耦合腔中產(chǎn)生1000Hz的精確給定聲壓級的聲壓，作為作用在傳聲器振膜上的標準信號。(1)活塞發(fā)生器校準法活塞發(fā)生器校準法是一種現(xiàn)場常用的精確、可靠且簡便的方法，它主要適用于低頻校準（幾赫茲到幾十赫茲）。(2)揚聲器校準法精品資料(3)互易(hùyì)校準法互易校準法適用于中頻范圍可聽聲的傳聲器校準，該方法(fāngfǎ)準確度高，聲學測量實驗室普遍采用?；ヒ仔史瓤蓽y定傳聲器的壓力響應，也可測定其自由場響應。(4)靜電激勵校準法該方法適用于較高頻率的揚聲器校準。它是將一個絕緣的柵狀金屬板置于傳聲器振膜之前，并使兩者之間的距離盡量小。(5)置換法置換法是用一個已知頻率響應的精確基準聲級計來校準使用的聲級計。校準時，將兩個聲級計分別測量同一聲壓，從兩聲級計測量結(jié)果的差別可以確定待校聲級計的頻率響應。精品資料噪聲(zàoshēng)分析儀器頻率分析儀實時頻率分析儀器精品資料噪聲(zàoshēng)測量方法噪聲測量(cèliáng)應注意的問題(1)測量部位的選取：一般測點選在距機械表面1.5m，并離地面1.5m的位置。作為一般噪聲源，測點應在所測機械規(guī)定表面的四周分布，且不少于4點。(2)測量時間的選?。寒敎y量城市街道達到環(huán)境噪聲時，白天的理想測定時間為16h，即從早上6點至晚上10點。測夜間的噪聲，取8h為宜，即從晚上10點至第二天早上6點。(3)本底