聲音和聲學(xué)測量

1、聲學(xué)和聲學(xué)測量的基本概念聲學(xué)和聲學(xué)測量的基本概念F 2聲學(xué)基本概念聲學(xué)基本概念 定義dB的轉(zhuǎn)換聲場dB dB頻率和波長頻譜分析聲音的感知 3聲音聲音 4聲音和噪聲聲音和噪聲 5聲學(xué)基本術(shù)語聲學(xué)基本術(shù)語 6聲壓及聲功率聲壓及聲功率 溫度溫度 t C功率功率 P W電加熱器電加熱器類比類比聲壓聲壓 p N/m2 = Pa聲源聲源Lp dB聲功率聲功率 P W 7聲場基本參數(shù)聲場基本參數(shù) 自由場條件:P2PP2r1r22210log 10opppL 25/102mNpoPa2010log 10IILi2/1mpWIoowWWL10log 10pWWo1聲壓聲強聲功率cprW 8聲音傳播聲音傳播 9聲

2、壓聲壓 大氣壓力 100 000PaTime壓力變化 = 聲壓 ( 0.01 Pa)聲能流動 10聲壓聲壓 11聲壓范圍聲壓范圍 12聲學(xué)基本概念聲學(xué)基本概念 定義dB的轉(zhuǎn)換聲場dB dB頻率和波長頻譜分析聲音的感知 13聲壓級的范圍聲壓級的范圍 14分貝分貝 15分貝（分貝（dBs）的理解）的理解 聲級變化（dB）感知的響度變化3可以察覺5顯著差異102倍（1/2倍）響15大幅變化204倍（1/4倍）響 16向向dB轉(zhuǎn)換的圖表說明轉(zhuǎn)換的圖表說明 17dB和聲壓比例的轉(zhuǎn)換和聲壓比例的轉(zhuǎn)換 18轉(zhuǎn)換的簡單規(guī)則轉(zhuǎn)換的簡單規(guī)則 19聲學(xué)基本概念聲學(xué)基本概念 定義dB的轉(zhuǎn)換聲場dB dB頻率和波長頻譜

3、分析聲音的感知 20聲源類型聲源類型 21消聲室、混響室和壓力場消聲室、混響室和壓力場 22根據(jù)聲場選擇測量用傳聲器 耦合腔壓力場傳聲器l耦合腔內(nèi)壓力均勻l傳聲器膜片室耦合腔墻的一部分l只要耦合腔均勻，則所有頻率均精確隨機入射隨機入射l 角度無關(guān)l 所有頻率均精確自由場自由場傳聲器l 指向聲源l 所有頻率均精確混合自由場傳聲器l 指向主要聲源l1kHz以下準(zhǔn)確l以上部分則輕微欠估計.，即測量值偏小 23聲場聲場 24指向性指數(shù)指向性指數(shù) 25墻壁面引起的聲壓增加墻壁面引起的聲壓增加 26聲學(xué)基本概念聲學(xué)基本概念 定義dB的轉(zhuǎn)換聲場dB dB頻率和波長頻譜分析聲音的感知 27兩個聲源兩個聲源 2

4、8dB的相加的相加 29噪聲的相減噪聲的相減 30dB的相減的相減 31許多許多dB值的相加值的相加 32聲學(xué)基本概念聲學(xué)基本概念 定義dB的轉(zhuǎn)換聲場dB dB頻率和波長頻譜分析聲音的感知 33不同聲源的頻率范圍不同聲源的頻率范圍 34可聽頻率范圍可聽頻率范圍 35波長波長 36波長和頻率波長和頻率 37聲音的繞射聲音的繞射 38聲音的擴散聲音的擴散 39聲音的反射聲音的反射 40聲學(xué)基本概念聲學(xué)基本概念 定義dB的轉(zhuǎn)換聲場dB dB頻率和波長頻譜分析聲音的感知 41波長和頻率波長和頻率 42典型的聲音和噪聲信號典型的聲音和噪聲信號 43濾波器濾波器 44帶通濾波器和帶寬帶通濾波器和帶寬 l帶

5、寬：帶寬：f2-f1l中心頻率：中心頻率： 45濾波器類型和頻率刻度濾波器類型和頻率刻度 461/1倍頻程和倍頻程和1/3倍頻程濾波器倍頻程濾波器 473 1/3 倍頻程倍頻程. = 1/1 倍頻程倍頻程 481/3倍頻帶和倍頻帶倍頻帶和倍頻帶 49頻譜圖頻譜圖 50聲音的頻率聲音的頻率 51聽覺聲場聽覺聲場 52純音的等響曲線純音的等響曲線 5340dB的等響曲線和的等響曲線和A計權(quán)計權(quán) l40dB的等響曲線（ 1000Hz歸一化到0dB）l40dB等響曲線的倒數(shù)和A-計權(quán)曲線的對比 54頻率計權(quán)曲線頻率計權(quán)曲線 55標(biāo)定和計權(quán)標(biāo)定和計權(quán) 56頻率計權(quán)的使用頻率計權(quán)的使用 57頻譜圖和總級值

6、頻譜圖和總級值 58小結(jié)小結(jié) l聲壓的參考值為210-5帕l人的聽力范圍為130dBldB不能進行直接相減，而是需要根據(jù)能量關(guān)系和公式進行運算，亦可以通過查表進行l(wèi)介紹了可聽聲的頻率范圍和波長l聲音的衍射、擴散和反射l使用FFT和數(shù)字濾波器進行頻譜分析l1/1和1/3倍頻程的概念l聲音的感知和A、B、C、D計權(quán)的背景l(fā)聲級計的信號流和分析過程聲學(xué)測量聲學(xué)測量 60目錄目錄 l傳聲器l聲級計l Leql 統(tǒng)計量和噪聲計量l聲學(xué)測量的實際因素 61極化電容傳聲器的工作原理極化電容傳聲器的工作原理 62膜片移動多少呢？膜片移動多少呢？ 直徑 12.5 mm 膜片厚度 5 m 膜片和后板之間距離 20

7、 m 極化電壓 200 V 靈敏度 50 mV/Pa對于 94 dB = 1 Pa，則膜片移動 63指向特性指向特性 64傳聲器類型傳聲器類型 l自由場傳聲器自由場傳聲器被設(shè)計得與傳聲器放置之前具有一致的頻響特性，傳聲器將影響聲場，自由場傳聲器被設(shè)計得可以補償上述影響l壓力場傳聲器壓力場傳聲器被設(shè)計得具有與實際的壓力水平相一致的頻響，當(dāng)壓力場傳聲器被用于自由場測量時，則應(yīng)該與聲傳播方向90度夾角放置，從而使在測點處聲音傳播是檫過傳聲器表面膜片l隨機入射傳聲器隨機入射傳聲器被設(shè)計得對同時從所有方向入射的聲音具有一致的頻響，當(dāng)被用于自由場時，它應(yīng)該被放置得與聲傳播方向具有 70 80夾角 65自由

8、場修正自由場修正 lP0是聲場未放置傳聲器時的本身的聲壓lPm為放置傳聲器后測量得到的聲壓lPm P0，且當(dāng)聲波波長與傳聲器直徑一樣時出現(xiàn)最大反射 66自由場修正自由場修正 67根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行測量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行測量 自由場傳聲器自由場傳聲器隨機入射傳聲器隨機入射傳聲器 68 自由場、隨機入射型兩種傳聲器的響應(yīng)曲線 l由此可見由此可見:兩種傳聲器在兩種傳聲器在2kHz以下響應(yīng)基本完全相同以下響應(yīng)基本完全相同,在高頻段才有差異，具體值請從在高頻段才有差異，具體值請從每個傳聲器盒中的磁盤上讀取。每個傳聲器盒中的磁盤上讀取。l第一條曲線是傳聲器以0度對準(zhǔn)聲源時，本身放入聲場中本身所引起的聲壓變化 ，在高頻

9、段，響應(yīng)上翹。l中間的平直曲線為自由場型傳聲器 以0度對準(zhǔn)聲源時的響應(yīng)曲線，主要用于自由場中使用。這一類傳聲器膜片設(shè)計時，考慮了第一條曲線的效應(yīng)，即進行了“自由場修正”。l最下方曲線為擴散場型傳聲器 以0度對準(zhǔn)聲源時的響應(yīng)曲線，在高頻段，衰減最大，主要用于混響室等反射較強的艙室。 69傳聲器的選用傳聲器的選用 70目錄目錄 l傳聲器l聲級計l Leql 統(tǒng)計量和噪聲計量l聲學(xué)測量的實際因素 71聲級計聲級計 72聲音水平的描述參數(shù)聲音水平的描述參數(shù) 73時間計權(quán)時間計權(quán) 74峰值保持峰值保持 75數(shù)字顯示數(shù)字顯示 76目錄目錄 l傳聲器l聲級計l Leql 統(tǒng)計量和噪聲計量l聲學(xué)測量的實際因素

10、 77等效聲級等效聲級Leq Leq可以認(rèn)為是與原始波動信號在測量周期內(nèi)具有相同能量的一個連續(xù)噪聲信號 T是測量時間 p(t)為瞬時聲壓 P0為參考聲壓 (20 Pa) 78測量測量Leq l測量開始時，Leq (紅線) 為 0, 接下來會跟隨信號（綠線）快速上升l隨著時間的增加， Leq的變化會越來越小lLeq 在測量開始的時候變化要比后來的變化大得多，因此，您能使用Leq是否已經(jīng)穩(wěn)定來判斷測量是否已經(jīng)結(jié)束l穩(wěn)定得水平指示了一個典型的測量結(jié)果 79聲音暴露水平聲音暴露水平(SEL)及其起因及其起因 l克服了等效連續(xù)聲級不能反映聲音作用時間的缺點lSEL大小可以被解釋為：能夠在1秒內(nèi)釋放與原始

11、信號相等聲能的聲音大小 80目錄目錄 l傳聲器l聲級計l Leql 統(tǒng)計量和噪聲計量l聲學(xué)測量的實際因素 81噪聲水平分布和累積分布噪聲水平分布和累積分布 82百分比水平百分比水平LN 83噪聲水平的統(tǒng)計分析噪聲水平的統(tǒng)計分析 統(tǒng)計分析的四個步驟: 采樣信號 根據(jù)信號水平進行分級，以獲得分布圖 對分布水平進行累加獲得累積水平曲線 從累積水平曲線計算百分比水平 84噪聲劑量的定義噪聲劑量的定義 85每日個人噪聲暴露每日個人噪聲暴露, LEP ,d 86交換率交換率 87小結(jié)小結(jié) l傳聲器的靈敏度依賴于噪聲的入射方向，這就是為什么會有自由場傳聲器和隨機入射型傳聲器。傳聲器放置于聲場中會對聲場產(chǎn)生影

12、響并將影響測量結(jié)果，這也是為什么會有壓力場傳聲器的原因以及為什么要對傳聲器進行修正的原因。l聲級計是一個集成設(shè)備，它有標(biāo)準(zhǔn)的時間計權(quán)和測量參數(shù)lLeq是一個噪聲在其作用周期內(nèi)的能量平均，它亦是最重要的測量參數(shù) 88目錄目錄 l傳聲器l聲級計l Leql 統(tǒng)計量和噪聲計量l聲學(xué)測量的實際因素 89聲學(xué)測量的實際因素聲學(xué)測量的實際因素 90傳聲器的離地高度傳聲器的離地高度 91室外的傳聲器位置室外的傳聲器位置 92室內(nèi)的傳聲器位置室內(nèi)的傳聲器位置 93操作者的位置操作者的位置 94聲級計和操作者的影響聲級計和操作者的影響 95標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 96聲級計的精度聲級計的精度 l聲級計的精度等級 0型-實驗室標(biāo)準(zhǔn) 1型-精確測量（外場和實驗室） 2型-通用目的（外場） 3型-調(diào)研（外場） 97聲級計的精度聲級計的精度 98聲學(xué)標(biāo)定聲學(xué)標(biāo)定 99根據(jù)根據(jù)ISO1996進行標(biāo)定進行標(biāo)定 l在每個系列測量之前和之后 使用聲級標(biāo)定器或者活塞發(fā)生器 記錄標(biāo)定結(jié)果l此外，假如測量是在一個相當(dāng)長的時間內(nèi)進行，則每天至少標(biāo)定兩次