噪聲測(cè)量演示文稿

噪聲測(cè)量演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)優(yōu)選噪聲測(cè)量ppt當(dāng)前第2頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)第十三章噪聲測(cè)量第1節(jié)噪聲測(cè)量中的聲學(xué)概念聲場(chǎng)聲場(chǎng)—聲波傳播的空間。自由聲場(chǎng)—允許聲波在任何方向作無反射自由傳播的聲場(chǎng)。傳播介質(zhì)均勻，各向同性，無反射（全吸收）混響聲場(chǎng)--允許聲波在任何方向作全反射傳播的聲場(chǎng)。傳播介質(zhì)均勻，各向同性，無吸收（全反射）半自由聲場(chǎng)—僅地面為全反射，其余方向聲波可作無反射自由傳播的聲場(chǎng)。半混響聲場(chǎng)—聲波在其內(nèi)傳播，既不完全反射，也不完全吸收的空間。返回當(dāng)前第3頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)二、聲壓級(jí)和聲功率級(jí)聲壓級(jí)聲壓—聲波波動(dòng)引起傳播介質(zhì)中的壓力變化量。聲壓數(shù)值很小變化范圍很大。聽閾聲壓—正常人能聽到的最低聲壓。2×10-5Pa。痛閾聲壓—正常人耳開始疼痛的聲壓。20Pa。聲壓級(jí)：聲壓級(jí)的數(shù)值大小與測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)量環(huán)境有關(guān)。聲功率級(jí)聲功率—聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總聲能量。記為W。聲功率級(jí)：聽覺范圍：0—120dB。W0—基準(zhǔn)聲功率，10-12W?；鶞?zhǔn)聲壓：P0=2×10-5Pa，1000Hz的純音當(dāng)前第4頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)

聲功率與聲壓之間有確定的關(guān)系，可以通過聲壓級(jí)的測(cè)量推算出聲功率級(jí)。在理想聲場(chǎng)中，點(diǎn)聲源的聲功率與聲壓之間的關(guān)系：

聲功率級(jí)直接反映了噪聲源輻射聲音的強(qiáng)度，聲源的聲功率值在其安裝條件確定后受環(huán)境的影響比較小，因此在實(shí)用中占有重要的地位。返回當(dāng)前第5頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)聲級(jí)的計(jì)算實(shí)際聲場(chǎng)有多個(gè)聲源共同作用，需要進(jìn)行聲級(jí)的合成或分解計(jì)算。合成（分解）聲級(jí)計(jì)算不能簡(jiǎn)單加（減）。必須根據(jù)能量疊加的原則進(jìn)行。聲級(jí)的合成設(shè)聲場(chǎng)中同時(shí)有n個(gè)聲源作用，第i個(gè)聲源的聲功率為Wi，(i=1,2,…,n)。根據(jù)能量疊加原理，這n個(gè)聲源共同作用合成的總聲功率和聲功率級(jí)為：當(dāng)前第6頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)設(shè)聲場(chǎng)中同時(shí)有n個(gè)聲源作用，測(cè)得某處在第i個(gè)聲源單獨(dú)發(fā)聲時(shí)的聲壓為pi，聲壓級(jí)為L(zhǎng)pi，(i=1,2,…,n)。根據(jù)能量疊加原理，這n個(gè)聲源共同發(fā)聲時(shí)該處的總聲壓和總聲壓級(jí)為：

例：兩個(gè)聲源單獨(dú)發(fā)聲時(shí)的聲壓級(jí)為100dB，共同發(fā)聲時(shí)的聲壓級(jí)為103dB，而不是200dB。同理工作機(jī)械待測(cè)噪聲的聲功率級(jí)LWd為：當(dāng)前第7頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)聲級(jí)的分解聲級(jí)的分解是聲級(jí)合成的逆運(yùn)算。實(shí)用上可從多聲源的環(huán)境中分解出某一待測(cè)聲源，如進(jìn)行背景噪聲修正。設(shè)工作機(jī)械的噪聲與背景噪聲的合成聲壓級(jí)為L(zhǎng)pt，工作機(jī)械停轉(zhuǎn)后測(cè)得的背景噪聲聲壓級(jí)為L(zhǎng)pb，則待測(cè)的工作機(jī)械噪聲的聲壓級(jí)Lpd為：Lpt100100100100100100100100100100100Lpb9998979695949392919089Lpd93.195.797.097.898.398.799.099.399.499.599.6Lpt105105105105105105105105105105105Lpb9998979695949392919089Lpd103.7104.0104.3104.4104.5104.6104.7104.8104.8104.9104.9背景噪聲修正：當(dāng)前第8頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)聲級(jí)平均值

在某聲源周圍有與聲源等距離的n個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)得第i點(diǎn)的聲功率級(jí)為L(zhǎng)Wi，聲壓級(jí)為L(zhǎng)pi，(i=1,2,…,n)。根據(jù)能量疊加原理，這n個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均聲功率級(jí)和平均聲壓級(jí)為：當(dāng)前第9頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)同理：Lp1100100100100100100100100100100100Lp290919293949596979899100Lpm97.497.597.697.898.098.298.498.899.199.5100.0算術(shù)平均95.095.596.096.597.097.598.098.599.099.5100.0當(dāng)前第10頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)三、噪聲的頻譜噪聲是空氣的振動(dòng)，一般是由多個(gè)頻率組成的復(fù)合聲。為了分析噪聲的來源和性質(zhì)，我們除了要了解噪聲關(guān)于時(shí)間的變化規(guī)律外（時(shí)域分析），更關(guān)心噪聲關(guān)于頻率的分布特性（頻域分析）。頻程為什么要使用“頻程”的概念？當(dāng)前第11頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)如何劃分頻程？

定義：若將整個(gè)頻率范圍劃分為n個(gè)互相相連的頻帶，對(duì)任一頻帶i，上限頻率為fsi，下限頻率為fxi，如有：則稱這種頻帶劃分為—d倍頻程。常用的倍頻程，有1/3倍頻程。d越大，頻帶劃分越細(xì)，測(cè)量也需越精細(xì)。每一頻帶的中心頻率與頻帶寬度為：這樣，可近似地將在i頻帶上的分布看成是均勻分布，并能量集中在該頻帶中心頻率處。頻帶劃分越細(xì)，噪聲聲壓級(jí)曲線越低。數(shù)據(jù)比較應(yīng)在同一倍頻程下進(jìn)行。當(dāng)前第12頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)頻程聲壓級(jí)和頻譜能級(jí)頻程聲壓級(jí)—在噪聲強(qiáng)度的分頻帶測(cè)量中（頻帶劃分已定，如為1/3倍頻程），在各頻帶上測(cè)得的噪聲聲壓級(jí)。頻帶不同，頻程聲壓級(jí)一般也不同。根據(jù)能量疊加以原理，頻率不同的聲波不會(huì)發(fā)生干涉，因此，總聲能等于各頻帶上聲能量的疊加。頻譜能級(jí)Sn式中：Δf—測(cè)量用的恒定帶寬Ln–Δf頻帶的聲壓級(jí)頻譜能級(jí)Sn表示1Hz帶寬頻帶上的聲壓級(jí)。頻譜圖低頻：小于350Hz中頻：350–1000Hz高頻：大于1000Hz當(dāng)前第13頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)第2節(jié)噪聲評(píng)定值

所謂噪聲就是指人們不需要的聲音。噪聲對(duì)人的危害和影響包括許多方面，噪聲評(píng)定指標(biāo)的建立必須考慮噪聲對(duì)人們影響的特點(diǎn)。除了噪聲的聲壓之外，噪聲的頻率、漲落、出現(xiàn)時(shí)間以及各人的生理心理狀態(tài)的不同都使人們對(duì)噪聲的感覺不同。噪聲評(píng)定指標(biāo)就是在研究了人對(duì)噪聲反應(yīng)的各方面不同特征后提出的。一、等響曲線，響度級(jí)和響度人耳的特點(diǎn)：高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍、強(qiáng)濾波功能、方位探測(cè)。人們常用“響”與“不響”來描述聲音的強(qiáng)度。人耳對(duì)聲音的響度感覺除了近似地與其強(qiáng)度的對(duì)數(shù)（聲壓級(jí)）成正比外，還與聲音的頻率有關(guān)。同為60dB的100Hz和1000Hz的聲音，聽起來后者要比前者響。前者達(dá)到67dB時(shí)，二者聽起來才一樣響。響度級(jí)—某一頻率的純音和1000Hz的純音聽起來同樣響時(shí)，該1000Hz純音的聲壓級(jí)就定義為該待定聲音的響度級(jí)。響度級(jí)的符號(hào)：LN響度級(jí)的單位：phon(方）。聲音基準(zhǔn)——1000Hz的純音當(dāng)前第14頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)等響度級(jí)曲線聽覺范圍:

頻率：20~20000Hz

響度級(jí)：0~120phon聽閾—0phon痛閾—120phon

響度級(jí)的方值實(shí)質(zhì)上是1000Hz純音的聲壓級(jí)，仍是一種對(duì)數(shù)標(biāo)度單位，不能線性地表明不同響度級(jí)之間主觀感覺上的輕響程度。80方的聲音聽起來并不比40方的聲音響一倍。當(dāng)前第15頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)響度響度是與人主觀感覺對(duì)聲音輕響程度成正比的參量。定義：響度----正常聽者判斷一個(gè)聲音比響度級(jí)為40phon參考聲強(qiáng)響的倍數(shù)。響度的符號(hào)：N響度的單位：sone(宋）規(guī)定：40phon聲音響度為1sone則：2sone是1sone的1倍響

3sone是1sone的3倍響響度與響度級(jí)的關(guān)系：大約：響度級(jí)每增加10phon，響度增加1倍。當(dāng)前第16頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)二、計(jì)權(quán)聲級(jí)和計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)由等響曲線可知，人耳對(duì)不同頻率的聲波反應(yīng)的敏感程度不同。對(duì)1000~5000Hz的聲音比較敏感，對(duì)低頻和很高頻率的聲音不敏感。計(jì)權(quán)聲壓級(jí)--為了使聲音的客觀度量與人耳聽覺的主觀感受近似取得一致，通常對(duì)不同頻率聲音的聲壓級(jí)進(jìn)行特定的計(jì)權(quán)修正，再疊加計(jì)算得到噪聲的總聲壓級(jí)。此聲壓級(jí)即為計(jì)權(quán)聲壓級(jí)。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)—近似以人耳對(duì)純音響度級(jí)頻率特性設(shè)計(jì)的頻率修正特性。A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)--模擬40方等響曲線

A計(jì)權(quán)聲級(jí)單位：dB(A)

與人耳感覺最接近，常用，適用于穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲的評(píng)價(jià)。B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)—模擬70方等響曲線

B計(jì)權(quán)聲級(jí)單位：dB(B)

修正量較小。C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)—模擬100方等響曲線

C計(jì)權(quán)聲級(jí)單位：dB(C)

修正量最少。當(dāng)前第17頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)三、統(tǒng)計(jì)聲級(jí)（累計(jì)百分?jǐn)?shù)聲級(jí)）對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中大量的非穩(wěn)態(tài)噪聲，可用噪聲出現(xiàn)的時(shí)間概率來表示。目前采用的是統(tǒng)計(jì)聲級(jí)（累計(jì)百分?jǐn)?shù)聲級(jí)）Ln

。統(tǒng)計(jì)聲級(jí)Ln表示在測(cè)量時(shí)間內(nèi)高于Ln聲級(jí)所占的時(shí)間為n%。一般用A計(jì)權(quán)聲級(jí)。例如：LA10=70dB(A)，表示聲級(jí)高于70dB(A)的時(shí)間占10%，其余90%的時(shí)間聲級(jí)低于70dB(A)。一般稱：LA10

為峰值噪聲級(jí)LA50

為平均噪聲級(jí)LA90

為背景噪聲級(jí)（本地噪聲級(jí)）在統(tǒng)計(jì)聲級(jí)與人的主觀反應(yīng)相關(guān)性調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)LA10用于評(píng)價(jià)漲落較大的非穩(wěn)態(tài)噪聲時(shí)相關(guān)性較好。因此LA10已被美國(guó)聯(lián)邦公路局作為公路設(shè)計(jì)噪聲限值的評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)前第18頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)四、等效聲級(jí)

A計(jì)權(quán)聲級(jí)對(duì)于穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲是一個(gè)較好的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但對(duì)于一個(gè)聲級(jí)起伏不定或不連續(xù)的噪聲，A計(jì)權(quán)聲級(jí)就很難確切反映噪聲狀況。這時(shí)采用噪聲能量按時(shí)間平均的方法來評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人的影響更為確切。假定在某點(diǎn)測(cè)得t1到t2時(shí)段內(nèi)的噪聲信號(hào)A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)曲線為L(zhǎng)pA(t)，則等效聲級(jí)Leq為：如在同樣的采樣周期下測(cè)得一組噪聲信號(hào)A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)數(shù)據(jù)LpAi，i=1,2,…,n則：當(dāng)前第19頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)第3節(jié)噪聲測(cè)量?jī)x器

隨著大規(guī)模集成電路和信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代聲學(xué)儀器種類繁多，日新月異。這里僅介紹幾種基本而最常用的儀器。一、聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)的分類按精度分：普通聲級(jí)計(jì)，精密聲級(jí)計(jì)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC651)和國(guó)標(biāo)GB3785-85將聲級(jí)計(jì)分為四種等級(jí)。類型精密級(jí)普通級(jí)0ⅠⅡⅢ精度（dB)±0.4±0.7±1.0±1.5用途標(biāo)準(zhǔn)儀器聲學(xué)研究現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試監(jiān)測(cè)普查

按傳聲器類型分：動(dòng)圈式、壓電式、電容式當(dāng)前第20頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)聲級(jí)計(jì)基本組成：傳聲器作用：將被測(cè)聲波的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)要求：測(cè)量范圍大(24—130dB)在測(cè)量范圍內(nèi)有平直的頻率響應(yīng)特性無指向性本底噪聲低（＜10μV)穩(wěn)定性好當(dāng)前第21頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)型式：動(dòng)圈式：磁場(chǎng)中的線圈在聲壓作用下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。能耐高溫，但體積大，靈敏度低，易受電磁干擾，頻響特性不平直。壓電式：壓電晶體受聲壓作用產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，完成聲電轉(zhuǎn)換。靈敏度高，頻響特性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但受溫度影響大。動(dòng)圈式、壓電式傳聲器主要用于普通型聲級(jí)計(jì)。電容式：結(jié)構(gòu)原理：膜片4與后極板3組成電容的兩個(gè)極，兩極間預(yù)先加一恒定不變的直流電壓，使電容處于不變的充電狀態(tài)。當(dāng)膜片在聲壓作用下振動(dòng)時(shí)，聲壓變化→電極間距變化→電容變化→電流變化→負(fù)載電阻R上的電壓變化。特點(diǎn)：靈敏度高，頻帶寬，輸出性能穩(wěn)定，成本相對(duì)較高，需要配置十分穩(wěn)定的直流偏置電壓和前置放大器。當(dāng)前第22頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)放大器和衰減器放大器：放大傳聲器的輸出信號(hào)。有輸入放大器和輸出放大器。要求增益高，在聲頻范圍（20—20000Hz)內(nèi)線性好，本底噪聲低（＜10μV)，性能穩(wěn)定。具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。衰減器：聲級(jí)計(jì)量程大(24—130dB)，檢波器和指示器不可能有這么寬的量程，故設(shè)衰減器，將接到的強(qiáng)信號(hào)衰減，以免放大器過載，指示表頭超量程，通常每檔衰減量為10dB。輸入衰減器接在輸入放大器前，輸出衰減器接在輸入和輸出放大器之間。為提高信噪比，應(yīng)盡量減小輸入衰減量，增加輸出衰減量。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)：A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)和線性按鍵指示表頭：快檔，慢檔，最大值保持檔。聲級(jí)計(jì)標(biāo)定：標(biāo)準(zhǔn)聲源活塞式發(fā)生器。NX6型：124±0.2dB聲壓級(jí)，250Hz，線性誤差＜3%。聲級(jí)校準(zhǔn)器。ND9型：1000Hz，93.6dB。當(dāng)前第23頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)二、頻譜分析儀實(shí)際測(cè)量中很少遇到單頻聲，一般是由許多頻率組合而成的復(fù)合聲。因此需對(duì)聲音進(jìn)行頻譜分析。頻譜分析儀—具有對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析功能的設(shè)備。其核心是帶通濾波器。濾波器一般有倍頻程、1/3倍頻程、恒定窄帶寬帶通濾波器。頻帶寬度不同，所測(cè)得的頻譜圖不同。需先換算成同一頻程或頻帶寬度下的聲壓級(jí)方能比較。譜密度W(f)—對(duì)于足夠窄的帶寬Δf，W(f)=p2/Δf當(dāng)前第24頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)對(duì)連續(xù)的聲音（振動(dòng)）信號(hào)用快速富里葉變換（FFT）也能得到頻譜圖。當(dāng)前第25頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第26頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)三、信號(hào)記錄儀電平記錄儀磁帶記錄儀實(shí)時(shí)分析儀（計(jì)算機(jī)）當(dāng)前第27頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)第4節(jié)噪聲測(cè)量方法與測(cè)量環(huán)境一、測(cè)量方法的分類與選擇測(cè)量方法分類：精密法，工程法，簡(jiǎn)易法方法選擇原則：符合標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)測(cè)量目的和測(cè)量條件二、測(cè)量環(huán)境全消聲室：自由聲場(chǎng)。要求：內(nèi)外兩層墻，內(nèi)室彈簧支撐隔震，室內(nèi)6面為尖劈。室內(nèi)容積大于聲源體積的200倍。半消聲室：半自由聲場(chǎng)。要求：地面為剛性結(jié)構(gòu)，反射聲音。其余與全消聲室同。測(cè)量室聲源應(yīng)盡量貼近室中心地面。混響室（全反射室）：混響聲場(chǎng)。要求內(nèi)室各面的吸聲率小于1—2%，室內(nèi)空間形狀不規(guī)則。室外：近似半自由聲場(chǎng)。汽車摩托車噪聲測(cè)量即在室外?？諘绶秶?0m，地面為柏油或水泥。注意背景噪聲修正。普通實(shí)驗(yàn)室：半混響聲場(chǎng)。注意實(shí)驗(yàn)室的聲場(chǎng)特性的檢查和調(diào)整，注意對(duì)測(cè)量結(jié)果的修正。當(dāng)前第28頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)三、測(cè)量表面和測(cè)點(diǎn)布置測(cè)量表面—各測(cè)點(diǎn)所在表面的組合。一般有半球面和矩形表面。測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求和測(cè)量目的。四、測(cè)量結(jié)果處理背景噪聲修正測(cè)量表面平均聲壓級(jí)計(jì)算根據(jù)能量疊加原理進(jìn)行。在聲級(jí)的分解與合成中已述。當(dāng)前第29頁(yè)\共有35頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)噪聲聲功率計(jì)算前面已述，進(jìn)行噪聲比較時(shí)，用聲壓級(jí)受測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)量環(huán)境的影響較大，用聲功率級(jí)則影響較小。故常用聲功率級(jí)這一評(píng)價(jià)指標(biāo)。理想聲場(chǎng)中的計(jì)算普通實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算環(huán)境修正法

式中：LW—聲功率級(jí)，dB

Lpm—已經(jīng)背景噪聲修正的的聲壓級(jí)

K2—測(cè)量場(chǎng)所修正值，

K3—測(cè)量環(huán)境修正值，

S—測(cè)量表面面積，m2，

S0—基準(zhǔn)面積，1m2，

A—室內(nèi)表面總吸聲量，m2V—房間體積，