聲學(xué)測量5資料

第四章振動與噪聲測量一、噪聲的評價方法二、振動測量三、機(jī)器噪聲測量四、交通噪聲測量一、噪聲的評價方法1、概念各種不同頻率和聲強(qiáng)的聲音的雜亂無規(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（客觀評價）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(A、B、C聲級)：主觀加權(quán)。3、人的主觀評價考慮到人的主觀效應(yīng)進(jìn)行的評價（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：某一聲音與1kHz的純音一樣響時，該純音的聲壓級稱為與其比較的噪聲的響度級，單位：昉。響度級每增加10方，響度增加一倍（擬人感覺）。

--響度

--響度級右圖與的對照關(guān)系90807060503216842等響曲線人耳非常特別，不同頻率下相同聲壓級的聲音聽起來不一樣響。同樣50dB的聲音，低頻、高頻聽起來沒有中頻聽起來響，而低頻63Hz的70dB的聲音，和1000Hz的50dB的聲音，或和8000Hz的60dB的聲音聽起來一樣響。把頻率從20-20KHz聽起來一樣響的單頻率聲音的聲壓級畫成一條曲線，叫做等響曲線。1933年首測該曲線，1956年在自由場精測，被ISO采用。同響度級點的連線同響度級點的連線**人耳對2000~5000Hz最敏感；**人耳對<100Hz低頻不敏感；**人耳對2000~5000Hz最敏感；**人耳對<100Hz低頻不敏感；**強(qiáng)噪聲下，人耳難區(qū)分高低頻。4、計權(quán)網(wǎng)絡(luò)（主觀加權(quán)：等響曲線是計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的依據(jù)）A計權(quán)：模擬人耳40昉純音響應(yīng)，代表低聲級的響度感覺，近人耳：dB（A）；B計權(quán)：模擬人耳70昉純音響應(yīng)，代表中聲級的響度感覺，不常用：dB（B）；C計權(quán)：模擬人耳100昉純音響應(yīng)，代表高聲級的響度感覺，近線性：dB（C）；D計權(quán)：等噪度曲線，航空應(yīng)用。聲級：通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)讀出的聲壓級，稱為聲級。如：A聲級、B聲級，計作SLA=45dB，或45dB（A）。聲壓級與聲級的區(qū)別：*聲壓級是客觀聲音的大小。*聲級是主觀評價量，是考慮人耳的效應(yīng)而加計權(quán)網(wǎng)絡(luò)得到的。計權(quán)聲壓級：從等響度曲線出發(fā)，在聲測量儀器中添加頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，使得儀器的輸出能近似地表達(dá)人耳對聲音響度的感覺。通常設(shè)置A、C兩種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)

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

二、振動測量1.振動定義：在某一平衡位置的往復(fù)運動。2、振動測量范圍（1）振動試驗基本環(huán)境試驗、工程設(shè)計試驗等。（2）機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷測量機(jī)器在良好狀態(tài)下的特征頻譜和通過在一段時間內(nèi)測量振動、監(jiān)視頻譜分量的任何變化。（3）結(jié)構(gòu)分析利用振動測量確定某一結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能的有效實驗方法。（4）人體振動測量測量傳到人體上的振動。3、振動參數(shù)位移速度加速度研究加工精度——測量位移研究振動功率——測量速度研究振動引起的聲輻射——測量速度研究機(jī)械損傷——測量加速度。振動傳感器：

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

如果將殼體固定在一試件上，通過壓縮彈簧片，使頂桿以力頂住另一試件，則線圈在磁場中運動速度就是兩試件的相對速度，此時的速度計就成為相對速度計。磁電式絕對速度計磁電式相對速度計絕對式速度計的固有頻率應(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2－阻尼液；3－懸臂梁；4－應(yīng)變片；5－質(zhì)量塊優(yōu)點：低頻響應(yīng)好；可測量直流信號（勻加速度）；液體阻尼可消除高頻受激振動的影響。缺點：固有頻率大大低于壓電式。壓阻式加速度計1－引線電極；2－擴(kuò)散的電阻；3－質(zhì)量塊優(yōu)點：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)變式加速度計數(shù)倍乃至數(shù)十倍；測量精度一般在0.1%~0.05%之間。缺點：受溫度影響大。振動加速度傳感器目前采用的加速度傳感器大多數(shù)為壓電式加速度計壓電式加速度計有壓縮型、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:尺寸小、重量輕、堅固性好，測量頻率范圍一般可達(dá)1Hz～

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

常見壓電加速度計三、機(jī)器噪聲測量1.測試聲場條件2.傳聲器選擇3.儀器、操作人員及環(huán)境影響4.測試結(jié)果

1.測試聲場條件

●

在消聲室或混響室中進(jìn)行。

●測點離機(jī)器表面1m，離地表高1.5m。

●在作這種測試時，必須詳細(xì)注明測點位置。2.傳聲器選擇

●在自由場條件下，選用聲場型傳聲器；●在擴(kuò)散場條件下，選用聲壓型傳聲器。在擴(kuò)散場中測試，要求測試傳聲器是全指向性的，只有這樣才能準(zhǔn)確反映擴(kuò)散聲場的特點。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，可以在小尺寸測試用電容傳聲器上加一個無規(guī)入射校準(zhǔn)器，使用時可以將傳聲器保護(hù)罩取下，裝上無規(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)場測量中，一般主要測試儀器就是聲級計，在使用前，必須用活塞發(fā)生器（或聲級校準(zhǔn)器）對聲級計進(jìn)行校正。

聲級計是便攜式儀器，一般由人在噪聲場內(nèi)進(jìn)行操作，人和儀器的存在會影響室內(nèi)聲場，因此應(yīng)采用延伸電纜或?qū)⒙暭売嬇湟匝由鞐U裝于三腳架上而操作人員站在聲級計后約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.測試結(jié)果詳細(xì)記錄測量結(jié)果是測試工作的重要組成部分,現(xiàn)場測試要求事先按測試內(nèi)容列好表格,實際測試時可以直接在表上填寫，包括以下幾項：●測試目的

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

●測試儀器及校準(zhǔn)設(shè)備（型號、制造號等）；

●大氣壓、濕度、溫度及本底噪聲；●測試環(huán)境及測試地點草圖；

●所用計權(quán)網(wǎng)絡(luò)及表頭檢波特性；●實驗數(shù)據(jù)記錄。四、交通噪聲實時監(jiān)測

（一）實驗?zāi)康?．了解噪聲的量度和評價；2．熟悉用聲級計測量噪聲聲級和頻譜的方法。

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量各個頻帶的聲壓級在某一頻帶中，聲音的聲壓級稱為該頻帶聲壓級討論頻帶聲壓級時應(yīng)該指明頻帶的寬度（二）測量要求用聲級計測量噪聲時，要合理選擇測點，正確讀數(shù)和記錄以及考慮測量環(huán)境條件的影響。（1）根據(jù)噪聲測量的對象，選擇合適的時間和測點。測量交通噪聲應(yīng)選擇在交通噪聲比較穩(wěn)定的時間內(nèi)，測點按有關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定選擇。（2）選擇合適的測量環(huán)境，盡量避免環(huán)境和氣象因素的影響。測交通噪聲時，在選定的測量位置上聲級計放在靠公路一側(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。測量過程中要防止非測量人員圍觀，以避免形成的“人墻”和他們說話聲等對測量結(jié)果的影響。另外，測量時的天氣應(yīng)無雨、風(fēng)力不超過五級，以避免風(fēng)對測量結(jié)果的影響，傳聲器要加防風(fēng)罩。（3）正確使用聲級計，恰當(dāng)選擇檔位。

測量前，要檢查實驗中所用儀器的性能，對聲級計要做必要的校準(zhǔn)、檢驗工作。然后針對實驗中你所使用聲級計的要求進(jìn)行正確的操作。（三）測量儀器——聲級計

聲聲級計，又叫噪聲計，是一種按照一定的頻率計權(quán)和時間計權(quán)測量聲音的聲壓級和聲級的儀器，它是聲學(xué)測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，這些都使得聲級計的應(yīng)用越來越廣泛。

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

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

新的標(biāo)準(zhǔn)將聲級計分為：

1、測量指數(shù)時間計權(quán)的通用聲級計；

2、測量時間平均聲級的積分平均聲級計；

3、測量聲暴露的積分聲級計。

精密型普通型0級——實驗室儀器（±0.5dB）Ⅰ級——聲學(xué)研究（±0.7dB）Ⅱ級——現(xiàn)場測量（±1.0dB）Ⅲ級——監(jiān)測普查（±1.5dB）

按精度臺式聲級計

按體積便攜式聲級計袖珍式聲級計模擬指示聲級計

按指示方式數(shù)字指示聲級計最常用的噪聲測量儀器是聲級計。聲級計結(jié)構(gòu)：傳聲器放大器衰減器計權(quán)網(wǎng)絡(luò)檢波器濾波器指示器附件等

待測信號

接受設(shè)備

中間設(shè)備

測試結(jié)果

讀出設(shè)備

（四）實驗內(nèi)容與要求：1．內(nèi)容：用聲級計測量市區(qū)交通運輸干線上的交通噪聲。12測點2．要求（1）做好測量前的準(zhǔn)備工作；（2）測量時，每隔5秒鐘讀數(shù)一次，共讀200次，并認(rèn)真記下測量結(jié)果；（3）記下測量的起止時間；（4）畫出測量位置的平面草圖；（5）根據(jù)所測數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計聲級及等效連續(xù)聲級和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

由于城市交通噪聲是隨機(jī)噪聲，因此對其測量數(shù)據(jù)的處理必須使用統(tǒng)計方法、能量平均方法，否則無法對其作出正確的量度和評價。（1）統(tǒng)計聲級

表示在整個測量時間內(nèi)有10%的時間的聲級超過此聲級。如果等時間間隔取樣，即表示有10%的聲級高于此聲級，其余90%的聲級低于它，則表示平均噪聲的峰值。（五）數(shù)據(jù)處理（2）統(tǒng)計聲級表示在整個測量時間內(nèi)有50%的時間的聲級高于此聲級。如果等時間間隔取樣，即表示有50%的聲級數(shù)據(jù)高于此聲級，而其余的50%的聲級低于它，則相當(dāng)于平均噪聲級。（3）統(tǒng)計聲級表示在整個測量時間內(nèi)有90%的時間的聲級高于此聲級，如果等時間間隔取樣，即表示有90%的聲級高于此聲級，而其余的10%的聲級低于此聲級。它相當(dāng)于本底噪聲級。

以上三種統(tǒng)計聲級的計算方法是：將測得的所有數(shù)據(jù)從大到小排列起來，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)計值標(biāo)準(zhǔn)偏差定義為：式中：為測量的第i個聲級;

為測得的所有聲級的算術(shù)平均值。（5）等效連續(xù)聲級

作為以聽力保護(hù)為目的環(huán)境噪聲評價方法不只是著眼于瞬時聲級的高低，而是基于噪聲暴露的概念上。在噪聲暴露的整個過程中，聲級是起伏的。對于這種噪聲的評價方法一般采用等效連續(xù)聲級。這一方法的實質(zhì)是把變化的一段時間的作用結(jié)果，等效成一個固定不變的聲級在上述同樣長時間內(nèi)的作用結(jié)果，實際上等效連續(xù)聲級的數(shù)值是聲能的平均值，即：式中：是t時刻所測量的瞬時A聲級；

T是噪聲暴露時間。

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

n為測量總次數(shù)。

此式實際上是聲級平均表達(dá)式，所以也叫平均A聲級，記作：這里，是測得的各次瞬時聲級按能量迭加法則求得的總A聲級適用情況理想值（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)每個工作日接觸噪聲時間允許噪聲dB（A）842185889194最高不得超過115dB（A）8421

90939699

六、壓電加速度計電聲性能參數(shù)測量實驗

（一）實驗?zāi)康恼莆占铀俣扔嫷谋容^校準(zhǔn)方法，熟悉有關(guān)測振儀器的使用。

（二）加速度計的靈敏度壓電加速度計的靈敏度用電壓靈敏度或電荷靈敏度表示：