噪聲測量演示文稿

噪聲測量演示文稿當(dāng)前第1頁\共有35頁\編于星期三\21點優(yōu)選噪聲測量ppt當(dāng)前第2頁\共有35頁\編于星期三\21點第十三章噪聲測量第1節(jié)噪聲測量中的聲學(xué)概念聲場聲場—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聲場。傳播介質(zhì)均勻，各向同性，無反射（全吸收）混響聲場--允許聲波在任何方向作全反射傳播的聲場。傳播介質(zhì)均勻，各向同性，無吸收（全反射）半自由聲場—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。半混響聲場—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\共有35頁\編于星期三\21點二、聲壓級和聲功率級聲壓級聲壓—聲波波動引起傳播介質(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：聲壓級的數(shù)值大小與測點位置和測量環(huán)境有關(guān)。聲功率級聲功率—聲源在單位時間內(nèi)輻射的總聲能量。記為W。聲功率級：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\共有35頁\編于星期三\21點

聲功率與聲壓之間有確定的關(guān)系，可以通過聲壓級的測量推算出聲功率級。在理想聲場中，點聲源的聲功率與聲壓之間的關(guān)系：

聲功率級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，因此在實用中占有重要的地位。返回當(dāng)前第5頁\共有35頁\編于星期三\21點聲級的計算實際聲場有多個聲源共同作用，需要進(jìn)行聲級的合成或分解計算。合成（分解）聲級計算不能簡單加（減）。必須根據(jù)能量疊加的原則進(jìn)行。聲級的合成設(shè)聲場中同時有n個聲源作用，第i個聲源的聲功率為Wi，(i=1,2,…,n)。根據(jù)能量疊加原理，這n個聲源共同作用合成的總聲功率和聲功率級為：當(dāng)前第6頁\共有35頁\編于星期三\21點設(shè)聲場中同時有n個聲源作用，測得某處在第i個聲源單獨發(fā)聲時的聲壓為pi，聲壓級為Lpi，(i=1,2,…,n)。根據(jù)能量疊加原理，這n個聲源共同發(fā)聲時該處的總聲壓和總聲壓級為：

例：兩個聲源單獨發(fā)聲時的聲壓級為100dB，共同發(fā)聲時的聲壓級為103dB，而不是200dB。同理工作機(jī)械待測噪聲的聲功率級LWd為：當(dāng)前第7頁\共有35頁\編于星期三\21點聲級的分解聲級的分解是聲級合成的逆運(yùn)算。實用上可從多聲源的環(huán)境中分解出某一待測聲源，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為Lpt，工作機(jī)械停轉(zhuǎn)后測得的背景噪聲聲壓級為Lpb，則待測的工作機(jī)械噪聲的聲壓級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\共有35頁\編于星期三\21點聲級平均值

在某聲源周圍有與聲源等距離的n個測點，測得第i點的聲功率級為LWi，聲壓級為Lpi，(i=1,2,…,n)。根據(jù)能量疊加原理，這n個測點的平均聲功率級和平均聲壓級為：當(dāng)前第9頁\共有35頁\編于星期三\21點同理：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\共有35頁\編于星期三\21點三、噪聲的頻譜噪聲是空氣的振動，一般是由多個頻率組成的復(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)于時間的變化規(guī)律外（時域分析），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\共有35頁\編于星期三\21點如何劃分頻程？

定義：若將整個頻率范圍劃分為n個互相相連的頻帶，對任一頻帶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\共有35頁\編于星期三\21點頻程聲壓級和頻譜能級頻程聲壓級—在噪聲強(qiáng)度的分頻帶測量中（頻帶劃分已定，如為1/3倍頻程），在各頻帶上測得的噪聲聲壓級。頻帶不同，頻程聲壓級一般也不同。根據(jù)能量疊加以原理，頻率不同的聲波不會發(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Sn式中：Δf—測量用的恒定帶寬Ln–Δf頻帶的聲壓級頻譜能級Sn表示1Hz帶寬頻帶上的聲壓級。頻譜圖低頻：小于350Hz中頻：350–1000Hz高頻：大于1000Hz當(dāng)前第13頁\共有35頁\編于星期三\21點第2節(jié)噪聲評定值

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

頻率：20~20000Hz

響度級：0~120phon聽閾—0phon痛閾—120phon

響度級的方值實質(zhì)上是1000Hz純音的聲壓級，仍是一種對數(shù)標(biāo)度單位，不能線性地表明不同響度級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\共有35頁\編于星期三\21點響度響度是與人主觀感覺對聲音輕響程度成正比的參量。定義：響度----正常聽者判斷一個聲音比響度級為40phon參考聲強(qiáng)響的倍數(shù)。響度的符號：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倍響響度與響度級的關(guān)系：大約：響度級每增加10phon，響度增加1倍。當(dāng)前第16頁\共有35頁\編于星期三\21點二、計權(quán)聲級和計權(quán)網(wǎng)絡(luò)由等響曲線可知，人耳對不同頻率的聲波反應(yīng)的敏感程度不同。對1000~5000Hz的聲音比較敏感，對低頻和很高頻率的聲音不敏感。計權(quán)聲壓級--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，通常對不同頻率聲音的聲壓級進(jìn)行特定的計權(quán)修正，再疊加計算得到噪聲的總聲壓級。此聲壓級即為計權(quán)聲壓級。計權(quán)網(wǎng)絡(luò)—近似以人耳對純音響度級頻率特性設(shè)計的頻率修正特性。A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)--模擬40方等響曲線

A計權(quán)聲級單位：dB(A)

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

B計權(quán)聲級單位：dB(B)

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

C計權(quán)聲級單位：dB(C)

修正量最少。當(dāng)前第17頁\共有35頁\編于星期三\21點三、統(tǒng)計聲級（累計百分?jǐn)?shù)聲級）對現(xiàn)實生活中大量的非穩(wěn)態(tài)噪聲，可用噪聲出現(xiàn)的時間概率來表示。目前采用的是統(tǒng)計聲級（累計百分?jǐn)?shù)聲級）Ln

。統(tǒng)計聲級Ln表示在測量時間內(nèi)高于Ln聲級所占的時間為n%。一般用A計權(quán)聲級。例如：LA10=70dB(A)，表示聲級高于70dB(A)的時間占10%，其余90%的時間聲級低于70dB(A)。一般稱：LA10

為峰值噪聲級LA50

為平均噪聲級LA90

為背景噪聲級（本地噪聲級）在統(tǒng)計聲級與人的主觀反應(yīng)相關(guān)性調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)LA10用于評價漲落較大的非穩(wěn)態(tài)噪聲時相關(guān)性較好。因此LA10已被美國聯(lián)邦公路局作為公路設(shè)計噪聲限值的評價指標(biāo)。當(dāng)前第18頁\共有35頁\編于星期三\21點四、等效聲級

A計權(quán)聲級對于穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲是一個較好的評價指標(biāo)，但對于一個聲級起伏不定或不連續(xù)的噪聲，A計權(quán)聲級就很難確切反映噪聲狀況。這時采用噪聲能量按時間平均的方法來評價噪聲對人的影響更為確切。假定在某點測得t1到t2時段內(nèi)的噪聲信號A計權(quán)聲壓級曲線為LpA(t)，則等效聲級Leq為：如在同樣的采樣周期下測得一組噪聲信號A計權(quán)聲壓級數(shù)據(jù)LpAi，i=1,2,…,n則：當(dāng)前第19頁\共有35頁\編于星期三\21點第3節(jié)噪聲測量儀器

隨著大規(guī)模集成電路和信號處理技術(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、聲級計聲級計的分類按精度分：普通聲級計，精密聲級計國際電工委員會（IEC651)和國標(biāo)GB3785-85將聲級計分為四種等級。類型精密級普通級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)場測試監(jiān)測普查

按傳聲器類型分：動圈式、壓電式、電容式當(dāng)前第20頁\共有35頁\編于星期三\21點聲級計基本組成：傳聲器作用：將被測聲波的聲壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栆螅簻y量范圍大(24—130dB)在測量范圍內(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\共有35頁\編于星期三\21點型式：動圈式：磁場中的線圈在聲壓作用下運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。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)簡單，價格便宜，但受溫度影響大。動圈式、壓電式傳聲器主要用于普通型聲級計。電容式：結(jié)構(gòu)原理：膜片4與后極板3組成電容的兩個極，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時，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：靈敏度高，頻帶寬，輸出性能穩(wěn)定，成本相對較高，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\共有35頁\編于星期三\21點放大器和衰減器放大器：放大傳聲器的輸出信號。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：聲級計量程大(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。計權(quán)網(wǎng)絡(luò)：A、B、C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和線性按鍵指示表頭：快檔，慢檔，最大值保持檔。聲級計標(biāo)定：標(biāo)準(zhǔn)聲源活塞式發(fā)生器。NX6型：124±0.2dB聲壓級，250Hz，線性誤差＜3%。聲級校準(zhǔn)器。ND9型：1000Hz，93.6dB。當(dāng)前第23頁\共有35頁\編于星期三\21點二、頻譜分析儀實際測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。因此需對聲音進(jìn)行頻譜分析。頻譜分析儀—具有對信號進(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方能比較。譜密度W(f)—對于足夠窄的帶寬Δf，W(f)=p2/Δf當(dāng)前第24頁\共有35頁\編于星期三\21點對連續(xù)的聲音（振動）信號用快速富里葉變換（FFT）也能得到頻譜圖。當(dāng)前第25頁\共有35頁\編于星期三\21點當(dāng)前第26頁\共有35頁\編于星期三\21點三、信號記錄儀電平記錄儀磁帶記錄儀實時分析儀（計算機(jī)）當(dāng)前第27頁\共有35頁\編于星期三\21點第4節(jié)噪聲測量方法與測量環(huán)境一、測量方法的分類與選擇測量方法分類：精密法，工程法，簡易法方法選擇原則：符合標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)測量目的和測量條件二、測量環(huán)境全消聲室：自由聲場。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。要求：地面為剛性結(jié)構(gòu)，反射聲音。其余與全消聲室同。測量室聲源應(yīng)盡量貼近室中心地面?；祉懯遥ㄈ瓷涫遥夯祉懧晥觥Ｒ髢?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。汽車摩托車噪聲測量即在室外。空曠范圍50m，地面為柏油或水泥。注意背景噪聲修正。普通實驗室：半混響聲場。注意實驗室的聲場特性的檢查和調(diào)整，注意對測量結(jié)果的修正。當(dāng)前第28頁\共有35頁\編于星期三\21點三、測量表面和測點布置測量表面—各測點所在表面的組合。一般有半球面和矩形表面。測點的布置應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求和測量目的。四、測量結(jié)果處理背景噪聲修正測量表面平均聲壓級計算根據(jù)能量疊加原理進(jìn)行。在聲級的分解與合成中已述。當(dāng)前第29頁\共有35頁\編于星期三\21點噪聲聲功率計算前面已述，進(jìn)行噪聲比較時，用聲壓級受測點位置和測量環(huán)境的影響較大，用聲功率級則影響較小。故常用聲功率級這一評價指標(biāo)。理想聲場中的計算普通實驗室內(nèi)的計算環(huán)境修正法

式中：LW—聲功率級，dB

Lpm—已經(jīng)背景噪聲修正的的聲壓級

K2—測量場所修正值，

K3—測量環(huán)境修正值，

S—測量表面面積，m2，

S0—基準(zhǔn)面積，1m2，

A—室內(nèi)表面總吸聲量，m2V—房間體積，