聲學(xué)測(cè)量5資料

第四章振動(dòng)與噪聲測(cè)量一、噪聲的評(píng)價(jià)方法二、振動(dòng)測(cè)量三、機(jī)器噪聲測(cè)量四、交通噪聲測(cè)量一、噪聲的評(píng)價(jià)方法1、概念各種不同頻率和聲強(qiáng)的聲音的雜亂無(wú)規(guī)律組合。使人煩躁、討厭、不需要的聲音。按頻譜特性分：窄帶噪聲、寬帶噪聲白噪聲：各等帶寬的頻帶所含噪聲能量相等的噪聲，其頻譜與白光的頻譜分布類似。粉紅噪聲：在較寬的頻帶范圍內(nèi)，各等比帶寬所含能量相等的噪聲，低頻成分較多，其頻譜與粉紅色光的頻譜分布類似。

2、物理量度（客觀評(píng)價(jià)）用客觀指定的物理量分析噪聲輻射的大小、性質(zhì)（1）強(qiáng)度：用聲壓作為衡量其大小的尺度。（2）頻譜：

f—橫坐標(biāo)；p—縱坐標(biāo)

②聲級(jí)(A、B、C聲級(jí))：主觀加權(quán)。3、人的主觀評(píng)價(jià)考慮到人的主觀效應(yīng)進(jìn)行的評(píng)價(jià)（1）響度L，單位為“宋”規(guī)定：40dB的1000Hz純音的響度為1宋（2）響度級(jí)：某一聲音與1kHz的純音一樣響時(shí)，該純音的聲壓級(jí)稱為與其比較的噪聲的響度級(jí)，單位：昉。響度級(jí)每增加10方，響度增加一倍（擬人感覺）。

--響度

--響度級(jí)右圖與的對(duì)照關(guān)系90807060503216842等響曲線人耳非常特別，不同頻率下相同聲壓級(jí)的聲音聽起來(lái)不一樣響。同樣50dB的聲音，低頻、高頻聽起來(lái)沒有中頻聽起來(lái)響，而低頻63Hz的70dB的聲音，和1000Hz的50dB的聲音，或和8000Hz的60dB的聲音聽起來(lái)一樣響。把頻率從20-20KHz聽起來(lái)一樣響的單頻率聲音的聲壓級(jí)畫成一條曲線，叫做等響曲線。1933年首測(cè)該曲線，1956年在自由場(chǎng)精測(cè)，被ISO采用。同響度級(jí)點(diǎn)的連線同響度級(jí)點(diǎn)的連線**人耳對(duì)2000~5000Hz最敏感；**人耳對(duì)<100Hz低頻不敏感；**人耳對(duì)2000~5000Hz最敏感；**人耳對(duì)<100Hz低頻不敏感；**強(qiáng)噪聲下，人耳難區(qū)分高低頻。4、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)（主觀加權(quán)：等響曲線是計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的依據(jù)）A計(jì)權(quán)：模擬人耳40昉純音響應(yīng)，代表低聲級(jí)的響度感覺，近人耳：dB（A）；B計(jì)權(quán)：模擬人耳70昉純音響應(yīng)，代表中聲級(jí)的響度感覺，不常用：dB（B）；C計(jì)權(quán)：模擬人耳100昉純音響應(yīng)，代表高聲級(jí)的響度感覺，近線性：dB（C）；D計(jì)權(quán)：等噪度曲線，航空應(yīng)用。聲級(jí)：通過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)讀出的聲壓級(jí)，稱為聲級(jí)。如：A聲級(jí)、B聲級(jí)，計(jì)作SLA=45dB，或45dB（A）。聲壓級(jí)與聲級(jí)的區(qū)別：*聲壓級(jí)是客觀聲音的大小。*聲級(jí)是主觀評(píng)價(jià)量，是考慮人耳的效應(yīng)而加計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)得到的。計(jì)權(quán)聲壓級(jí)：從等響度曲線出發(fā)，在聲測(cè)量?jī)x器中添加頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，使得儀器的輸出能近似地表達(dá)人耳對(duì)聲音響度的感覺。通常設(shè)置A、C兩種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)

按等響曲線40方的純音響應(yīng)設(shè)置計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，稱為A計(jì)權(quán)，它較好地模仿了人耳對(duì)低頻段(500Hz以下)不敏感、對(duì)1000～5000Hz敏感的特點(diǎn)；在噪聲測(cè)量中，使用最廣泛的是A聲級(jí)，國(guó)際上已把A聲級(jí)作為評(píng)價(jià)噪聲的主要指標(biāo)。此外，也有C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，按等響曲線100方的純音響應(yīng)設(shè)置計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，其計(jì)權(quán)接近水平，有時(shí)表示總聲壓級(jí)。

二、振動(dòng)測(cè)量1.振動(dòng)定義：在某一平衡位置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2、振動(dòng)測(cè)量范圍（1）振動(dòng)試驗(yàn)基本環(huán)境試驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)試驗(yàn)等。（2）機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷測(cè)量機(jī)器在良好狀態(tài)下的特征頻譜和通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)測(cè)量振動(dòng)、監(jiān)視頻譜分量的任何變化。（3）結(jié)構(gòu)分析利用振動(dòng)測(cè)量確定某一結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能的有效實(shí)驗(yàn)方法。（4）人體振動(dòng)測(cè)量測(cè)量傳到人體上的振動(dòng)。3、振動(dòng)參數(shù)位移速度加速度研究加工精度——測(cè)量位移研究振動(dòng)功率——測(cè)量速度研究振動(dòng)引起的聲輻射——測(cè)量速度研究機(jī)械損傷——測(cè)量加速度。振動(dòng)傳感器：

位移傳感器速度傳感器加速度傳感器振動(dòng)位移傳感器常用振動(dòng)位移傳感器有電容式、電渦流式及電感式電容式傳感器：靈敏度高、頻率范圍寬、非接觸式測(cè)量、受環(huán)境溫度影響；測(cè)量范圍0.001～0.1mm。電渦流式位移傳感器：靈敏度高、頻率范圍寬、非接觸式測(cè)量、線性范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)影響；測(cè)量范圍從±0.5mm到±10mm不等；測(cè)量頻率范圍0~5kHz電感式傳感器：輸出功率大、性能穩(wěn)定、精度高、易受溫度與磁場(chǎng)影響；測(cè)量范圍10~20mm。振動(dòng)速度傳感器振動(dòng)速度傳感器為磁電式速度計(jì)，分為絕對(duì)速度傳感器與相對(duì)速度傳感器兩類。

如果將殼體固定在一試件上，通過(guò)壓縮彈簧片，使頂桿以力頂住另一試件，則線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度就是兩試件的相對(duì)速度，此時(shí)的速度計(jì)就成為相對(duì)速度計(jì)。磁電式絕對(duì)速度計(jì)磁電式相對(duì)速度計(jì)絕對(duì)式速度計(jì)的固有頻率應(yīng)該盡可能低,但不能太低。一般為10～15Hz，其可用頻率范圍一般為15～1000Hz振動(dòng)加速度傳感器加速度傳感器有：應(yīng)變式、壓阻式、壓電式。應(yīng)變式加速度計(jì)2－阻尼液；3－懸臂梁；4－應(yīng)變片；5－質(zhì)量塊優(yōu)點(diǎn)：低頻響應(yīng)好；可測(cè)量直流信號(hào)（勻加速度）；液體阻尼可消除高頻受激振動(dòng)的影響。缺點(diǎn)：固有頻率大大低于壓電式。壓阻式加速度計(jì)1－引線電極；2－擴(kuò)散的電阻；3－質(zhì)量塊優(yōu)點(diǎn)：體積微型化，外形可小于1mm；頻率響應(yīng)范圍寬（0～1.5MHz）；靈敏度大于應(yīng)變式加速度計(jì)數(shù)倍乃至數(shù)十倍；測(cè)量精度一般在0.1%~0.05%之間。缺點(diǎn)：受溫度影響大。振動(dòng)加速度傳感器目前采用的加速度傳感器大多數(shù)為壓電式加速度計(jì)壓電式加速度計(jì)有壓縮型、剪切型、彎曲型以及它們的組合。各型的主要差別是壓電晶體承受應(yīng)力的形式不相同。

a)中央壓縮型b)環(huán)狀剪切型c)三角剪切型優(yōu)點(diǎn):尺寸小、重量輕、堅(jiān)固性好，測(cè)量頻率范圍一般可達(dá)1Hz～

22KHz；測(cè)量加速度范圍為0～2000g，溫度范圍為－150～＋260℃,輸出電平為5~72mv/g.缺點(diǎn):低頻性能差、阻抗高、測(cè)量噪聲大。壓電晶體質(zhì)量塊

常見壓電加速度計(jì)三、機(jī)器噪聲測(cè)量1.測(cè)試聲場(chǎng)條件2.傳聲器選擇3.儀器、操作人員及環(huán)境影響4.測(cè)試結(jié)果

1.測(cè)試聲場(chǎng)條件

●

在消聲室或混響室中進(jìn)行。

●測(cè)點(diǎn)離機(jī)器表面1m，離地表高1.5m。

●在作這種測(cè)試時(shí)，必須詳細(xì)注明測(cè)點(diǎn)位置。2.傳聲器選擇

●在自由場(chǎng)條件下，選用聲場(chǎng)型傳聲器；●在擴(kuò)散場(chǎng)條件下，選用聲壓型傳聲器。在擴(kuò)散場(chǎng)中測(cè)試，要求測(cè)試傳聲器是全指向性的，只有這樣才能準(zhǔn)確反映擴(kuò)散聲場(chǎng)的特點(diǎn)。傳聲器愈小，全指向性能愈好，因而應(yīng)采用小尺寸傳聲器。但其缺點(diǎn)是傳聲器愈小，靈敏度愈低，要達(dá)到全指向性又有高靈敏度的要求，可以在小尺寸測(cè)試用電容傳聲器上加一個(gè)無(wú)規(guī)入射校準(zhǔn)器，使用時(shí)可以將傳聲器保護(hù)罩取下，裝上無(wú)規(guī)入射校準(zhǔn)器，在頻率10kHz范圍內(nèi)能得到較好的全指向性。3.儀器、操作人員及環(huán)境影響

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，一般主要測(cè)試儀器就是聲級(jí)計(jì)，在使用前，必須用活塞發(fā)生器（或聲級(jí)校準(zhǔn)器）對(duì)聲級(jí)計(jì)進(jìn)行校正。

聲級(jí)計(jì)是便攜式儀器，一般由人在噪聲場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行操作，人和儀器的存在會(huì)影響室內(nèi)聲場(chǎng)，因此應(yīng)采用延伸電纜或?qū)⒙暭?jí)計(jì)配以延伸桿裝于三腳架上而操作人員站在聲級(jí)計(jì)后約50cm的地方。除此以外，還必須注意環(huán)境影響：大氣壓、溫度和濕度.4.測(cè)試結(jié)果詳細(xì)記錄測(cè)量結(jié)果是測(cè)試工作的重要組成部分,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求事先按測(cè)試內(nèi)容列好表格,實(shí)際測(cè)試時(shí)可以直接在表上填寫，包括以下幾項(xiàng)：●測(cè)試目的

●被測(cè)機(jī)器有關(guān)數(shù)據(jù)包括：機(jī)器型號(hào)、負(fù)荷情況、轉(zhuǎn)速、功率

●測(cè)試儀器及校準(zhǔn)設(shè)備（型號(hào)、制造號(hào)等）；

●大氣壓、濕度、溫度及本底噪聲；●測(cè)試環(huán)境及測(cè)試地點(diǎn)草圖；

●所用計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)及表頭檢波特性；●實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。四、交通噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解噪聲的量度和評(píng)價(jià)；2．熟悉用聲級(jí)計(jì)測(cè)量噪聲聲級(jí)和頻譜的方法。

常用頻帶寬度為倍頻程和1/3倍頻程中心頻率頻率范圍中心頻率頻率范圍31.522.4～451000710～14006345～9020001400～2800125905600250180～35580005600～11200500355～7101600011200～22400中心頻率頻率范圍中心頻率頻率范圍2522.4～28800710～90031.528～35.51000900～11204035.5～4512501120～14005045～5616001400～18006356～7120001800～22408071～9025002240～280010090～11231502800～355012511245001601405600200180～22463005600～7100250224～28080007100～9000310280～355100009000～11200400355～45012500112005601600014000710倍頻程中心頻率與頻率范圍1/3倍頻程中心頻率與頻率范圍測(cè)量各個(gè)頻帶的聲壓級(jí)在某一頻帶中，聲音的聲壓級(jí)稱為該頻帶聲壓級(jí)討論頻帶聲壓級(jí)時(shí)應(yīng)該指明頻帶的寬度（二）測(cè)量要求用聲級(jí)計(jì)測(cè)量噪聲時(shí)，要合理選擇測(cè)點(diǎn)，正確讀數(shù)和記錄以及考慮測(cè)量環(huán)境條件的影響。（1）根據(jù)噪聲測(cè)量的對(duì)象，選擇合適的時(shí)間和測(cè)點(diǎn)。測(cè)量交通噪聲應(yīng)選擇在交通噪聲比較穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，測(cè)點(diǎn)按有關(guān)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定選擇。（2）選擇合適的測(cè)量環(huán)境，盡量避免環(huán)境和氣象因素的影響。測(cè)交通噪聲時(shí)，在選定的測(cè)量位置上聲級(jí)計(jì)放在靠公路一側(cè)的人行道上，傳聲器在離地面1.2m高處，其距反射面距離一般應(yīng)不小于2m。測(cè)量過(guò)程中要防止非測(cè)量人員圍觀，以避免形成的“人墻”和他們說(shuō)話聲等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。另外，測(cè)量時(shí)的天氣應(yīng)無(wú)雨、風(fēng)力不超過(guò)五級(jí)，以避免風(fēng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，傳聲器要加防風(fēng)罩。（3）正確使用聲級(jí)計(jì)，恰當(dāng)選擇檔位。

測(cè)量前，要檢查實(shí)驗(yàn)中所用儀器的性能，對(duì)聲級(jí)計(jì)要做必要的校準(zhǔn)、檢驗(yàn)工作。然后針對(duì)實(shí)驗(yàn)中你所使用聲級(jí)計(jì)的要求進(jìn)行正確的操作。（三）測(cè)量?jī)x器——聲級(jí)計(jì)

聲聲級(jí)計(jì)，又叫噪聲計(jì)，是一種按照一定的頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)測(cè)量聲音的聲壓級(jí)和聲級(jí)的儀器，它是聲學(xué)測(cè)量中最常用的基本儀器。隨著噪聲普查和環(huán)境保護(hù)工作的全面開展，機(jī)器制造行業(yè)已把噪聲作為產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標(biāo)之一，禮堂和體育館等建筑物不僅僅要求造型美觀，也追求音響效果，這些都使得聲級(jí)計(jì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

現(xiàn)在它不僅應(yīng)用在聲學(xué)和電聲學(xué)測(cè)量中，而且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造、建筑設(shè)計(jì)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生以及國(guó)防工程等各個(gè)領(lǐng)域，成為幾乎所有部門都必須具備的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器。為了使世界各國(guó)生產(chǎn)的聲級(jí)計(jì)的測(cè)量結(jié)果互相可以比較，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定了聲級(jí)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并推薦各國(guó)采用，1979年5月在斯德哥爾摩通過(guò)了IEC651《聲級(jí)計(jì)》標(biāo)準(zhǔn)。

2002年國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)發(fā)布了IEC61672-2002《聲級(jí)計(jì)》新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制定了JJG188-2002《聲級(jí)計(jì)》檢定規(guī)程。

新的標(biāo)準(zhǔn)將聲級(jí)計(jì)分為：

1、測(cè)量指數(shù)時(shí)間計(jì)權(quán)的通用聲級(jí)計(jì)；

2、測(cè)量時(shí)間平均聲級(jí)的積分平均聲級(jí)計(jì)；

3、測(cè)量聲暴露的積分聲級(jí)計(jì)。

精密型普通型0級(jí)——實(shí)驗(yàn)室儀器（±0.5dB）Ⅰ級(jí)——聲學(xué)研究（±0.7dB）Ⅱ級(jí)——現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量（±1.0dB）Ⅲ級(jí)——監(jiān)測(cè)普查（±1.5dB）

按精度臺(tái)式聲級(jí)計(jì)

按體積便攜式聲級(jí)計(jì)袖珍式聲級(jí)計(jì)模擬指示聲級(jí)計(jì)

按指示方式數(shù)字指示聲級(jí)計(jì)最常用的噪聲測(cè)量?jī)x器是聲級(jí)計(jì)。聲級(jí)計(jì)結(jié)構(gòu)：傳聲器放大器衰減器計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)檢波器濾波器指示器附件等

待測(cè)信號(hào)

接受設(shè)備

中間設(shè)備

測(cè)試結(jié)果

讀出設(shè)備

（四）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求：1．內(nèi)容：用聲級(jí)計(jì)測(cè)量市區(qū)交通運(yùn)輸干線上的交通噪聲。12測(cè)點(diǎn)2．要求（1）做好測(cè)量前的準(zhǔn)備工作；（2）測(cè)量時(shí)，每隔5秒鐘讀數(shù)一次，共讀200次，并認(rèn)真記下測(cè)量結(jié)果；（3）記下測(cè)量的起止時(shí)間；（4）畫出測(cè)量位置的平面草圖；（5）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)聲級(jí)及等效連續(xù)聲級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

由于城市交通噪聲是隨機(jī)噪聲，因此對(duì)其測(cè)量數(shù)據(jù)的處理必須使用統(tǒng)計(jì)方法、能量平均方法，否則無(wú)法對(duì)其作出正確的量度和評(píng)價(jià)。（1）統(tǒng)計(jì)聲級(jí)

表示在整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)有10%的時(shí)間的聲級(jí)超過(guò)此聲級(jí)。如果等時(shí)間間隔取樣，即表示有10%的聲級(jí)高于此聲級(jí)，其余90%的聲級(jí)低于它，則表示平均噪聲的峰值。（五）數(shù)據(jù)處理（2）統(tǒng)計(jì)聲級(jí)表示在整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)有50%的時(shí)間的聲級(jí)高于此聲級(jí)。如果等時(shí)間間隔取樣，即表示有50%的聲級(jí)數(shù)據(jù)高于此聲級(jí)，而其余的50%的聲級(jí)低于它，則相當(dāng)于平均噪聲級(jí)。（3）統(tǒng)計(jì)聲級(jí)表示在整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)有90%的時(shí)間的聲級(jí)高于此聲級(jí)，如果等時(shí)間間隔取樣，即表示有90%的聲級(jí)高于此聲級(jí)，而其余的10%的聲級(jí)低于此聲級(jí)。它相當(dāng)于本底噪聲級(jí)。

以上三種統(tǒng)計(jì)聲級(jí)的計(jì)算方法是：將測(cè)得的所有數(shù)據(jù)從大到小排列起來(lái)，然后從大開始數(shù)，所有數(shù)據(jù)10%處的數(shù)據(jù)就是，依次50%處的數(shù)據(jù)就是，而90%處的數(shù)據(jù)就是。（4）統(tǒng)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)偏差定義為：式中：為測(cè)量的第i個(gè)聲級(jí);

為測(cè)得的所有聲級(jí)的算術(shù)平均值。（5）等效連續(xù)聲級(jí)

作為以聽力保護(hù)為目的環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)方法不只是著眼于瞬時(shí)聲級(jí)的高低，而是基于噪聲暴露的概念上。在噪聲暴露的整個(gè)過(guò)程中，聲級(jí)是起伏的。對(duì)于這種噪聲的評(píng)價(jià)方法一般采用等效連續(xù)聲級(jí)。這一方法的實(shí)質(zhì)是把變化的一段時(shí)間的作用結(jié)果，等效成一個(gè)固定不變的聲級(jí)在上述同樣長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的作用結(jié)果，實(shí)際上等效連續(xù)聲級(jí)的數(shù)值是聲能的平均值，即：式中：是t時(shí)刻所測(cè)量的瞬時(shí)A聲級(jí)；

T是噪聲暴露時(shí)間。

在實(shí)際中測(cè)量時(shí)間間隔不可能無(wú)限小，因此進(jìn)行有限的等時(shí)間間隔取樣。此時(shí)間間隔為5秒鐘，這樣上式化為：式中：為第i次測(cè)量值；

n為測(cè)量總次數(shù)。

此式實(shí)際上是聲級(jí)平均表達(dá)式，所以也叫平均A聲級(jí)，記作：這里，是測(cè)得的各次瞬時(shí)聲級(jí)按能量迭加法則求得的總A聲級(jí)適用情況理想值（Leq）dB（A）最大值（Leq）dB（A）位置睡眠交談思考聽力保護(hù)35、45、7550、60、90寢室辦公室4．噪聲的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1）

環(huán)境噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)

五、噪聲的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（1）

環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)（2）

工業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)工作日接觸噪聲時(shí)間允許噪聲dB（A）842185889194最高不得超過(guò)115dB（A）8421

90939699

六、壓電加速度計(jì)電聲性能參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆占铀俣扔?jì)的比較校準(zhǔn)方法，熟悉有關(guān)測(cè)振儀器的使用。

（二）加速度計(jì)的靈敏度壓電加速度計(jì)的靈敏度用電壓靈敏度或電荷靈敏度表示：