機械工程測試技術(shù)（第3版）課件：噪聲的測量

一、聲現(xiàn)象聲現(xiàn)象我們接觸很多但了解很少。我們的祖先在建筑和科

研中都廣泛應(yīng)用了聲學技術(shù)，如天壇的回音壁、三音石等，都是聲學知識應(yīng)用的杰出典范。

噪聲的測量聲

現(xiàn)

象

不敲鼓，鼓面不振動，不發(fā)出聲音，用較小的力

敲鼓面時，聽到的聲音較小。把小顆粒物放在鼓面上，用力敲鼓，小顆粒跳的

高，說明鼓面振動的幅度大，我們聽到的聲音也

就大。有許多人講話時，我們可辨別熟人講話的聲

音。這是由聲音的三個要素決定的。聲音的三個要素：響度、音調(diào)和音色。從環(huán)境保護的角度看，凡是影響人們正常學習、工作和休息的聲音，都屬于噪聲。噪聲通常定義為“不需要的聲音”(unwanted

sound)，是一種環(huán)境現(xiàn)象。人的一生都暴露在有噪聲的環(huán)境中。從物理學角度看,1.樂音(musical

sound)---動聽的、令人愉快的聲音。樂音

的波形是有規(guī)律的。

2.噪聲(noise)---難聽的、令人厭煩的聲音。噪聲的波形是

雜亂無章的。二、樂音與噪聲施工時的聲音是噪聲汽車喇叭聲是噪聲噪聲的來源1)空氣動力性噪聲——由空氣振動產(chǎn)生，如鼓風機的進氣、排氣聲。2)結(jié)構(gòu)性噪聲——由固體振動產(chǎn)生，如在撞擊、摩擦和交

變的機械力的作用下，金屬板、軸承、齒輪等振動所引起的噪聲。3)電磁性噪聲——由于電磁在氣隙中感應(yīng)產(chǎn)生交變力而引起，如定轉(zhuǎn)子的吸力，電流與磁場的相互作用，磁致伸縮引起的鐵芯振動等。三、機械設(shè)備噪聲的起因四、噪聲的危害噪聲會對個人造成生理或心理上的不良影響：a.影響人的睡眠、休息、學習、工作、娛樂等；b.足夠強度與持久性的噪聲，會導致暫時的或永久性的聽力損失；c.噪聲使人產(chǎn)生頭痛、記憶力衰退等神經(jīng)衰弱癥狀；d.噪聲還是誘發(fā)心臟病、高血壓、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的疾病的重要原因之一。噪聲危害的報道20世紀50年代，西班牙曾經(jīng)有80個人志愿做“噴氣式發(fā)動機噪聲影響”的試驗對象，試驗結(jié)果很悲慘：28人死亡，其余的都得了嚴重的麻痹癥。1964年，美國F104噴氣式飛機在Oklahoma市

上空進行超聲速飛行試驗時，飛機的轟鳴聲，

使得附近一個農(nóng)場的10000只雞中，有6000只死亡。(一)噪聲強弱的物理學評價指標1聲壓?聲波引起空氣質(zhì)點振動，使空氣的壓力相對于大氣壓

發(fā)生微小的變化，這個變化量，即超過大氣壓的部分稱為聲壓p，單位[Pa,帕]?聲壓反映了聲波振幅的大小，表示聲音的強弱。(1)聽閾聲壓p0=2×10－5[Pa]＝20Pa是正常人耳剛剛能聽到的聲音的聲壓。常作為基準聲壓。(2)痛閾聲壓pt=20[Pa]使人耳開始感覺疼痛時的聲壓。五、噪聲的評定(1)從聽閾聲壓到痛閾聲壓，相差100萬倍(2)人耳對聲刺激的響應(yīng)呈對數(shù)關(guān)系(而非線性關(guān)系)聲壓級是相對量，無量綱。在聲學中，用“級”來表示相對量，并都用dB

(decibel

，分貝)作為單位。2.聲壓級LpLp=20lg(p/p0)p---被測聲音的聲壓3.聲強、聲功率聲波具有一定的能量，：也可用能量來表示聲音的強弱。?聲強：在垂直于聲波傳播的方向上，單位時間內(nèi)、通過單位面積的能量。它與聲源的距離有

關(guān)，還取決于人耳的靈敏度。超過上限的聲強，使人耳有痛感。?聲功率：聲源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的總能量。(二)噪聲感受的主觀評價指標人耳朵對高頻(2000~5000Hz)聲波最敏感，而對<100Hz的低頻聲波是遲鈍(不敏感)的。強噪聲下，人耳難區(qū)分高低頻。為了把客觀上存在的物理量和主觀上人耳的感覺統(tǒng)一起來，引入綜合聲音強度的量度——響度、響度級。1.響度級LN選1000Hz的純音(單一頻率的聲音)作為基準聲音，當某一噪聲聽起來同基準聲音一樣響時，該基準聲音的聲壓級(dB)即是該噪聲的響度級

(Phon

，方)。如：某噪聲聽起來與聲壓級為85dB的基準音一樣響，則該噪聲的響度級就為85方。2.響度N(loudness)，單位為"宋"響度是人耳對聲音強弱的主觀感受，是從聽覺上

判斷聲音強弱的量，即聲音響亮的程度。與正常人對聲響的主觀感覺成正比。響度的相對量為響度級，響度N與響度級LN的關(guān)

系：lg(N)=0.03LN－1.2規(guī)定：頻率為1000Hz

、聲壓級為40dB的純音

的響度為1[宋]sone即：40方為1宋，50方為2宋，60方為4宋；響度級每

增加10方，響度增加1倍(擬人感覺)將聽閾中的可聽頻率的純音，按他們的響度劃分為

13個等級。處于同一級的音，盡管頻率和聲壓不同。

但聽上去卻有相同的響度。如1000Hz的純音在0dB時聽上去與400Hz的純音在

10dB時一樣響。等響度曲線：把不同頻率、相同響度級的點連成的曲線稱為等響度曲線或叫等響特性。反映了人耳對各種頻

率的聲音的敏感程度。人耳聽覺最敏感的頻率范圍是1~6[kHz]六、噪聲測量儀器噪聲的測量主要是：聲壓級、聲功率級及其噪聲頻譜的測量。一套噪聲測量儀器包括：傳聲器、聲級計、頻率分析儀、校準器等組成。傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號的傳感器。原理：由聲音造成的空氣壓力使傳感器的振動膜振動，經(jīng)變換器將此振動轉(zhuǎn)換成電參量的變化。1.傳聲器2.

聲級計聲級計是測量聲壓的主要儀器。它是用一定頻率和時間計權(quán)來測量噪聲(聲壓級)的儀器。某些聲級計配有倍頻程或1/3倍頻程波濾器，可直接對噪聲進行頻譜分析。工作原理：三種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減最多，B次之，C最少

。A計權(quán)聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，而且A聲級測量簡易、快速、是評

價噪聲的最常用的尺度之一，在目前世界上噪聲測量中應(yīng)用最廣泛，B、C已逐漸不

用。從聲級計上得出的噪聲級讀數(shù)，必須注明測量條件，如單位為dB

，且使用的是A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，則應(yīng)記為dB(A)噪聲頻譜分析儀3.

噪聲測量時應(yīng)注意的問華題技大學機械學院1)測量部位的選取傳聲器與被測機械噪聲源的相對位置對測量結(jié)果有顯著影響，在進行數(shù)據(jù)比較時必須表明傳聲器離開噪聲源的距離。測點一般選在距設(shè)備表面1.5m

，并離地面1.5m

的位置。測點與周圍反射面相距應(yīng)在2~3m

以上。測點應(yīng)均布在所測機械設(shè)備表面的四周，且不少于4點。如相鄰測點的聲級相差5dB

以上，應(yīng)在其間增加測點，噪聲聲級取各測點的算術(shù)平均值。2)測量時間的選取測量各種動態(tài)設(shè)備的噪聲，當測量最大值時，應(yīng)取起動時或工作條件變動時的噪聲；當測量平均(正常)噪聲時，應(yīng)取平穩(wěn)工作時的噪聲；當周圍環(huán)境的噪聲很大時，應(yīng)選擇環(huán)境噪聲最小時(如：深夜)進行測量。3)背景噪聲(本底噪聲)的修正背景噪聲即環(huán)境噪聲，是被測噪聲源停止發(fā)聲時，周圍環(huán)境的噪聲。背景噪聲會影響測量的準確性，所以需對結(jié)果做修正。4)排除干擾電壓不穩(wěn)、氣流、反射和傳聲器方向不同等因素，都會影響噪聲測量的結(jié)果。七、噪聲控制1.聲源-途徑-接受者噪聲控制的直接方法就是從三個基本要素(即噪聲源、傳播途徑和對接受者或聽眾的影響)入手。噪聲源可能是一臺或多臺輻射噪聲的機械裝置。家用電器或機器運行時有可能產(chǎn)生噪聲。2通過設(shè)計控制噪聲源(1)減少沖擊力?許多機器和設(shè)備零件間會因強烈的碰撞而產(chǎn)生噪聲，通

常這些碰撞或撞擊是機器工作所必需的。(2)降低速度和壓力?降低機器和機械系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)和運動部件的速度，可以使

其運行平穩(wěn)，發(fā)出的噪聲更小。同樣，降低空氣、氣體

和液體循環(huán)系統(tǒng)的壓力和流速，可以減小紊流度，使噪

聲輻射減少。(3)降低摩擦阻力?降低機械系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動、滑動和運動部件之間的摩擦，

通?？梢允惯\轉(zhuǎn)更順暢并降低噪聲。?降低流體的流動阻力可以減少噪聲。(4)減少輻射面積?一般而言，較大的振動部件會發(fā)出較大的噪聲。?安靜的機械設(shè)計:在不損害其運行和結(jié)構(gòu)強度的情況下，盡可能減少噪聲輻射的有效表面積?？赏ㄟ^制造較小的元件、移去過多的材料或除去元件中的開口、溝槽或穿孔部分來實現(xiàn)。?如，用線網(wǎng)或金屬織品來代替機器上較大、易振動的金屬薄板安全裝置，可大大減少表面積，從而降低噪聲。3在聲音傳播途徑上控制噪聲①沿聲音傳播途徑吸收聲音；②在傳播途徑上放置反射障礙物，使聲音向其他方向偏轉(zhuǎn)；③將聲音容納在聲音隔離系統(tǒng)內(nèi)。4通過調(diào)整控制噪聲(1)轉(zhuǎn)動部件的平衡：機械噪聲主要來自非平衡部件的轉(zhuǎn)動。(2)降低摩擦阻力：對于所有的轉(zhuǎn)動、滑動或咬合部件的接觸點，必須經(jīng)常清潔和潤滑，以減少

噪聲。(3)應(yīng)用減振材料：包括：液體乳膠；橡膠襯墊、毛氈、粘性膠帶或纖維板等；粘彈性金屬薄板或

復合材料等。(4)將泄露噪聲封閉。(5)日常維護。如路面的保養(yǎng)和維護有利于降低汽車輪胎的噪聲。5保護接