第9章噪聲的測量

1、第第9章章噪聲的測量噪聲的測量 學習目標1.了解評價噪聲的主要技術(shù)參數(shù)；了解評價噪聲的主要技術(shù)參數(shù)；2.了解噪聲測量儀器的原理和應用，能夠正確使了解噪聲測量儀器的原理和應用，能夠正確使用聲級計進行噪聲的測量。用聲級計進行噪聲的測量。 學習難點學習難點噪聲評價的主觀因素，包括頻率集權(quán)網(wǎng)絡(luò)、等效噪聲評價的主觀因素，包括頻率集權(quán)網(wǎng)絡(luò)、等效連續(xù)聲級等。連續(xù)聲級等。 9.1噪聲測量的主要參數(shù)噪聲測量的主要參數(shù) 9.1.1聲壓聲壓 在進行噪聲測量時，常用聲壓級、聲強級和聲功率級表示其強弱，用頻率在進行噪聲測量時，常用聲壓級、聲強級和聲功率級表示其強弱，用頻率或頻譜表示其成分，也可以用人的主觀感覺進行量度，

2、如響度級等?；蝾l譜表示其成分，也可以用人的主觀感覺進行量度，如響度級等。 聲波是在彈性介質(zhì)中傳播的疏密波即縱波，其壓力隨著疏密程度變化。聲波是在彈性介質(zhì)中傳播的疏密波即縱波，其壓力隨著疏密程度變化。聲壓聲壓是指某點上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為是指某點上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為N/m2，即帕，即帕(Pa)。 聽閾聲壓 P0=2*10-5Pa 痛閾聲壓 P0=20Pa 9.1.2聲強聲強 聲強聲強是在傳播方向上，單位時間內(nèi)通過單位面積的聲能量，是在傳播方向上，單位時間內(nèi)通過單位面積的聲能量，記為記為I，單位為，單位為W/m2。 對于球形聲源，假設(shè)聲源在傳播過程中沒有受到任何阻

3、礙，也對于球形聲源，假設(shè)聲源在傳播過程中沒有受到任何阻礙，也不存在能量損失。當聲壓不存在能量損失。當聲壓Pa為常數(shù)時，兩個任意距離為常數(shù)時，兩個任意距離r1和和r2處處的聲強為的聲強為I1和和I2，則有，則有：這表明在距聲源的不同距離的兩點上的聲強與兩個距離的平方成反比。 9.1.3聲功率聲功率 聲功率聲功率是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的總能量，用是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的總能量，用W表示，表示，單位為瓦單位為瓦(W)。一般聲功率不能直接測量，而要根據(jù)測。一般聲功率不能直接測量，而要根據(jù)測量的聲壓級來換算。量的聲壓級來換算。 表表9-1 通用語言與若干樂器輸出聲功率值的近似值通用語言與若干樂器輸出

4、聲功率值的近似值聲源峰值功率男生會話210-3女生會話410-3單簧管510-2低音提琴1610-2鋼琴2710-2管樂器3110-237in36in的低音鼓25.075件樂器的交響樂70100如果把這些聲源的聲功率與一些常用的小型設(shè)備所消耗的能量進行比較，如果把這些聲源的聲功率與一些常用的小型設(shè)備所消耗的能量進行比較，如日光燈如日光燈40W，烘爐，烘爐500W，臺式電風扇，臺式電風扇60W，小攪拌器，小攪拌器100W，小手電筒，小手電筒1W等等。顯然，人的耳朵是一種靈敏度特別高的聲音探測器。等等。顯然，人的耳朵是一種靈敏度特別高的聲音探測器。 9.1.4聲壓級、聲強級和聲功率級聲壓級、聲強級

5、和聲功率級 聲壓級表示聲壓與準參考聲壓P的相對關(guān)系，記為LP，即 聲強級表示聲強與參考聲強I0（取I0=10-12W /m2）的相對關(guān)系，記為LI，即 聲功率級表示聲功率W與參考基準聲功率W0（W0=10-12W）的相對關(guān)系，記為LW，即 9.1.5多聲源的噪聲級合成多聲源的噪聲級合成 1 總聲功率和總聲強分別為為 2 總聲功率級和總聲強級分別為 3 當兩個以上的噪聲同時存在時，若聲壓的有效值分別為P1, P2, Pn，則相應的聲壓級LP1, LP2, LPn為 合成噪聲的總聲壓為由此得總聲壓級 N個噪聲級相同的聲源 當兩個不同噪聲極當兩個不同噪聲極L1和和L2同時作用，且同時作用，且L1 L

6、2時，則從噪聲極時，則從噪聲極L1到總噪聲級到總噪聲級L的附加值的附加值L可由下式可由下式:附加噪聲級公式的推導附加噪聲級公式的推導 首先找出其中兩個最大聲級的分貝差首先找出其中兩個最大聲級的分貝差=L1L2，再求出對應的附加值，再求出對應的附加值L，然后把它加在分貝數(shù)較高的級值，然后把它加在分貝數(shù)較高的級值L1上就得到合成后的級值上就得到合成后的級值L。重復使用上述規(guī)則進行運算可以求出兩個以上的級值合成的總聲級值，重復使用上述規(guī)則進行運算可以求出兩個以上的級值合成的總聲級值，直到加至兩個噪聲級相差直到加至兩個噪聲級相差10dB以上時為止。以上時為止。兩個以上噪聲源的總聲壓級的合成，可按如下方

7、法進行兩個以上噪聲源的總聲壓級的合成，可按如下方法進行:表表9-2 噪聲合成時聲級的附加值噪聲合成時聲級的附加值噪聲級差=L1-L2(dB)01234567附加值L(dB)32.52.11.81.51.21.00.8噪聲級差=L1-L2(dB)89101112131415以上附加值L(dB)0.60.50.40.30.30.20.20.1 例例 兩聲源作用于某一點得聲壓級分別為兩聲源作用于某一點得聲壓級分別為L Lp p1 1= = 96 dB96 dB，L Lp p2 2=93 dB=93 dB， 由于由于L Lp p1 1L Lp p2 2=3 dB=3 dB，查曲線得，查曲線得L Lp

8、p= 1.8 dB= 1.8 dB，因此，因此L Lp p總總96 dB +1.8 dB96 dB +1.8 dB97.8 dB97.8 dB。兩噪聲源的疊加曲線兩噪聲源的疊加曲線Lp1Lp2 /dBLp /dB 掌握了兩個聲源的疊加，就可以推廣到多聲源掌握了兩個聲源的疊加，就可以推廣到多聲源的疊加，只需逐次兩兩疊加即可，而與疊加次序無的疊加，只需逐次兩兩疊加即可，而與疊加次序無關(guān)。關(guān)。 例如，有例如，有8 8個聲源作用于一點，聲壓級分別為個聲源作用于一點，聲壓級分別為 7070、7575、8282、9090、9393、9595、100dB100dB，它們合成的總，它們合成的總聲壓級可以任意次

9、序查圖兩兩疊加而得。任選兩種聲壓級可以任意次序查圖兩兩疊加而得。任選兩種疊加次序如下：疊加次序如下：9.2噪聲的分析與評價噪聲的分析與評價 9.2.1噪聲的頻譜分析噪聲的頻譜分析 通過頻譜分析可以了解噪聲的頻率組成及相應的能量大小，通過頻譜分析可以了解噪聲的頻率組成及相應的能量大小，從中找出噪聲源。從中找出噪聲源。 倍頻程倍頻程: 兩個頻率相差一個倍頻程意味著其頻率之比為兩個頻率相差一個倍頻程意味著其頻率之比為2，相差相差2個倍頻程即為個倍頻程即為22 。相差。相差n個倍頻程時，兩個倍頻程時，兩個頻率之間有關(guān)系式個頻率之間有關(guān)系式： 1/3倍頻程倍頻程: 1:21/3:22/3:2 噪聲噪聲由

10、許多頻率和強度不同的成分組合而成，其頻由許多頻率和強度不同的成分組合而成，其頻譜中聲能連續(xù)分布在寬廣的頻率范圍內(nèi)，成為一條譜中聲能連續(xù)分布在寬廣的頻率范圍內(nèi)，成為一條連續(xù)的曲線，稱為連續(xù)的曲線，稱為連續(xù)譜連續(xù)譜。 樂器頻譜樂器頻譜是由一系列分離頻率成分所組成的聲音，是由一系列分離頻率成分所組成的聲音，其頻譜為其頻譜為離散譜離散譜。噪聲頻譜中最高聲級分布在噪聲頻譜中最高聲級分布在350赫茲以下的稱為赫茲以下的稱為低頻噪聲低頻噪聲；最高聲級分布在最高聲級分布在3501000赫茲中間的稱為赫茲中間的稱為中頻噪聲中頻噪聲；最高聲級分布在最高聲級分布在1000赫茲以上的稱為赫茲以上的稱為高頻噪聲高頻噪聲

11、。 9.2.2噪聲的響度分析及評價噪聲的響度分析及評價 人的耳朵對高頻聲波敏感，對低頻聲波遲鈍。為了把客觀的物理量與人的耳朵對高頻聲波敏感，對低頻聲波遲鈍。為了把客觀的物理量與人耳的感覺統(tǒng)一起來，引入一個綜合的聲音強度的量度人耳的感覺統(tǒng)一起來，引入一個綜合的聲音強度的量度響度、響度級響度、響度級。 1.純音的等響曲線、響度及響度級純音的等響曲線、響度及響度級 表達了典型聽者認為響度相同表達了典型聽者認為響度相同的純音的聲壓級同頻率的關(guān)系的純音的聲壓級同頻率的關(guān)系 1宋為宋為40方的響度級，即方的響度級，即1宋是聲壓宋是聲壓40dB、頻率為頻率為1000Hz的純音所產(chǎn)生的響度的純音所產(chǎn)生的響度。

12、響度由響度由40方開始，每增加方開始，每增加10方，響度增加一倍，方，響度增加一倍，即即40方為方為1宋，宋，50方為方為2宋，宋，60方為方為4宋，宋，70方為方為8宋。宋。 9.3噪聲測量儀器噪聲測量儀器 噪聲的測量主要是聲壓級、聲功率級及其噪聲頻譜的測量。噪聲的測量主要是聲壓級、聲功率級及其噪聲頻譜的測量。一套聲壓級測量儀器包括傳聲器、聲級計、頻率分析儀、校準器等。一套聲壓級測量儀器包括傳聲器、聲級計、頻率分析儀、校準器等。聲功率級不是直接由儀器測量出來的，是在特定的條件下通過測量聲功率級不是直接由儀器測量出來的，是在特定的條件下通過測量的聲壓級計算出來的。的聲壓級計算出來的。 9.3.

13、1傳聲器傳聲器 傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換為相應電信號的傳感器。傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換為相應電信號的傳感器。 其原理是用變換器把由聲壓引起的振動膜振動變成電參數(shù)的變化。其原理是用變換器把由聲壓引起的振動膜振動變成電參數(shù)的變化。根據(jù)變換器的形式不同，常用傳聲器有電容式、根據(jù)變換器的形式不同，常用傳聲器有電容式、動圈式動圈式、壓電式壓電式和和永電體式永電體式等。等。 電容式傳聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理電容式傳聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理 圖中振膜是一張拉緊的金屬薄膜，厚度在圖中振膜是一張拉緊的金屬薄膜，厚度在0.00250.05mm之間，之間，它在聲壓的作用下發(fā)生變形，起著可變電容器動片的作用，可變它在聲壓的作用下

14、發(fā)生變形，起著可變電容器動片的作用，可變電容器的定片是背級，背極上有若干個經(jīng)過特殊設(shè)計的阻尼孔。電容器的定片是背級，背極上有若干個經(jīng)過特殊設(shè)計的阻尼孔。振膜運動時所造成的氣流將通過這些小孔產(chǎn)生阻尼效應。殼體上振膜運動時所造成的氣流將通過這些小孔產(chǎn)生阻尼效應。殼體上開有毛細孔，用來平衡振膜兩側(cè)的靜壓力，以防止振膜的破裂，開有毛細孔，用來平衡振膜兩側(cè)的靜壓力，以防止振膜的破裂，而動態(tài)的應力變化而動態(tài)的應力變化(聲壓聲壓)很難通過毛細孔作用于內(nèi)腔，從而保證很難通過毛細孔作用于內(nèi)腔，從而保證僅有振膜的外測受到聲壓的作用。僅有振膜的外測受到聲壓的作用。 動圈式傳聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理動圈式傳聲器的結(jié)構(gòu)和工

15、作原理 動圈式傳聲器的結(jié)構(gòu)如圖所示，一個輕質(zhì)振膜的中部有一個線圈，動圈式傳聲器的結(jié)構(gòu)如圖所示，一個輕質(zhì)振膜的中部有一個線圈，線圈放在永久磁場的氣隙中，在聲壓的作用下，振膜和線圈移動線圈放在永久磁場的氣隙中，在聲壓的作用下，振膜和線圈移動并切割磁力線，產(chǎn)生與線圈移動速度成正比的感應電勢。并切割磁力線，產(chǎn)生與線圈移動速度成正比的感應電勢。 壓電式傳聲器結(jié)構(gòu)和工作原理壓電式傳聲器結(jié)構(gòu)和工作原理 圖中金屬膜片與雙壓電晶體彎曲梁相連，膜片受到聲壓作用圖中金屬膜片與雙壓電晶體彎曲梁相連，膜片受到聲壓作用而變形時，雙壓電元件也產(chǎn)生變形，在壓電元件梁端面產(chǎn)生而變形時，雙壓電元件也產(chǎn)生變形，在壓電元件梁端面產(chǎn)生

16、電荷。通過變換電路可以輸出電信號。電荷。通過變換電路可以輸出電信號。 9.3.2聲級計聲級計 聲級計是用一定頻率和時間計權(quán)來測量聲壓級的儀器。聲級計的聲級計是用一定頻率和時間計權(quán)來測量聲壓級的儀器。聲級計的工作原理如圖工作原理如圖(聲級計方框圖聲級計方框圖)所示。被測的聲壓信號通過傳聲器所示。被測的聲壓信號通過傳聲器轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后經(jīng)衰減器、放大器以及相應的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后經(jīng)衰減器、放大器以及相應的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、濾波器，或者輸入記錄儀器，或者經(jīng)過均方根值檢波器直接推動濾波器，或者輸入記錄儀器，或者經(jīng)過均方根值檢波器直接推動以分貝標定的指示表頭。以分貝標定的指示表頭。 9.4.1噪

17、聲測量應注意的問題噪聲測量應注意的問題9.4噪聲測量的應用噪聲測量的應用1.測量部位的選取測量部位的選取 u 測點選在距機械表面測點選在距機械表面1.5m，并離地面，并離地面1.5m的位置。的位置。u 若機械本身尺寸很小若機械本身尺寸很小(如小于如小于0.25m)，測點應距所測機械表面較近，如，測點應距所測機械表面較近，如0.5m，但應注意測點與測點周圍反射面相距在但應注意測點與測點周圍反射面相距在23m以上；以上；u 機械噪聲大，測點宜取在相距機械噪聲大，測點宜取在相距510m處，對于行駛的機動車輛，處，對于行駛的機動車輛，測點應在距車體測點應在距車體7.5m，并高出地面，并高出地面1.2m

18、處；處；u 相鄰很近的兩個噪聲源，測點宜距噪聲源很近，如相鄰很近的兩個噪聲源，測點宜距噪聲源很近，如0.2m或或0.1m。u 如果研究噪聲對操作人員的影響，可把測點選在工作人員經(jīng)常所在的位置，如果研究噪聲對操作人員的影響，可把測點選在工作人員經(jīng)常所在的位置，以人耳的高度為準選擇若干個測點。以人耳的高度為準選擇若干個測點。2.測量時間的選取測量時間的選取 測量各種動態(tài)設(shè)備的噪聲，當測量最大值時，應取起動時或工作條件測量各種動態(tài)設(shè)備的噪聲，當測量最大值時，應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，應取平穩(wěn)工作時的噪聲，當變動時的噪聲，當測量平均正常噪聲時，應取平穩(wěn)工作時的噪聲，當周圍環(huán)境的噪聲很大時，應選擇環(huán)境噪聲最小時周圍環(huán)境的噪聲很大時，應選擇環(huán)境噪聲最小時(比如深夜比如深夜)測量測量。 3.本底噪聲的修正本底噪聲的修正 對被測對象進行噪聲測量，所測得的總噪聲級是被測對象噪聲和本對被測對象