聲音和聲學(xué)測(cè)量

1、聲學(xué)和聲學(xué)測(cè)量的基本概念聲學(xué)和聲學(xué)測(cè)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(chǎng)dB dB頻率和波長(zhǎng)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(yǔ)聲學(xué)基本術(shù)語(yǔ) 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(chǎng)基本參數(shù)聲場(chǎng)基本參數(shù) 自由場(chǎng)條件:P2PP2r1r22210log 10opppL 25/102mNpoPa2010log 10IILi2/1mpWIoowWWL10log 10pWWo1聲壓聲強(qiáng)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(dòng) 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(chǎng)dB dB頻率和波長(zhǎng)頻譜分析聲音的感知 13聲壓級(jí)的范圍聲壓級(jí)的范圍 14分貝分貝 15分貝（分貝（dBs）的理解）的理解 聲級(jí)變化（dB）感知的響度變化3可以察覺(jué)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(shuō)明轉(zhuǎn)換的圖表說(shuō)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(jiǎn)單規(guī)則轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)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(chǎng)dB dB頻率和波長(zhǎng)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(chǎng)消聲室、混響室和壓力場(chǎng) 22根據(jù)聲場(chǎng)選擇測(cè)量用傳聲器 耦合腔壓力場(chǎng)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(jī)入射隨機(jī)入射l 角度無(wú)關(guān)l 所有頻率均精確自由場(chǎng)自由場(chǎng)傳聲器l 指向聲源l 所有頻率均精確混合自由場(chǎng)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(jì).，即測(cè)量值偏小 23聲場(chǎng)聲場(chǎng) 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(chǎng)dB dB頻率和波長(zhǎng)頻譜分析聲音的感知 27兩個(gè)聲源兩個(gè)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(chǎng)dB dB頻率和波長(zhǎng)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(tīng)頻率范圍可聽(tīng)頻率范圍 35波長(zhǎng)波長(zhǎng) 36波長(zhǎng)和頻率波長(zhǎng)和頻率 37聲音的繞射聲音的繞射 38聲音的擴(kuò)散聲音的擴(kuò)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(chǎng)dB dB頻率和波長(zhǎng)頻譜分析聲音的感知 41波長(zhǎng)和頻率波長(zhǎng)和頻率 42典型的聲音和噪聲信號(hào)典型的聲音和噪聲信號(hào) 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(tīng)覺(jué)聲場(chǎng)聽(tīng)覺(jué)聲場(chǎng) 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(jì)權(quán)計(jì)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(jì)權(quán)曲線的對(duì)比 54頻率計(jì)權(quán)曲線頻率計(jì)權(quán)曲線 55標(biāo)定和計(jì)權(quán)標(biāo)定和計(jì)權(quán) 56頻率計(jì)權(quán)的使用頻率計(jì)權(quán)的使用 57頻譜圖和總級(jí)值

6、頻譜圖和總級(jí)值 58小結(jié)小結(jié) l聲壓的參考值為210-5帕l人的聽(tīng)力范圍為130dBldB不能進(jìn)行直接相減，而是需要根據(jù)能量關(guān)系和公式進(jìn)行運(yùn)算，亦可以通過(guò)查表進(jìn)行l(wèi)介紹了可聽(tīng)聲的頻率范圍和波長(zhǎng)l聲音的衍射、擴(kuò)散和反射l使用FFT和數(shù)字濾波器進(jìn)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(jì)權(quán)的背景l(fā)聲級(jí)計(jì)的信號(hào)流和分析過(guò)程聲學(xué)測(cè)量聲學(xué)測(cè)量 60目錄目錄 l傳聲器l聲級(jí)計(jì)l Leql 統(tǒng)計(jì)量和噪聲計(jì)量l聲學(xué)測(cè)量的實(shí)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(dòng)多少呢？膜片移動(dòng)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(duì)于 94 dB = 1 Pa，則膜片移動(dòng) 63指向特性指向特性 64傳聲器類型傳聲器類型 l自由場(chǎng)傳聲器自由場(chǎng)傳聲器被設(shè)計(jì)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(chǎng)，自由場(chǎng)傳聲器被設(shè)計(jì)得可以補(bǔ)償上述影響l壓力場(chǎng)傳聲器壓力場(chǎng)傳聲器被設(shè)計(jì)得具有與實(shí)際的壓力水平相一致的頻響，當(dāng)壓力場(chǎng)傳聲器被用于自由場(chǎng)測(cè)量時(shí)，則應(yīng)該與聲傳播方向90度夾角放置，從而使在測(cè)點(diǎn)處聲音傳播是檫過(guò)傳聲器表面膜片l隨機(jī)入射傳聲器隨機(jī)入射傳聲器被設(shè)計(jì)得對(duì)同時(shí)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(chǎng)時(shí)，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(chǎng)修正自由場(chǎng)修正 lP0是聲場(chǎng)未放置傳聲器時(shí)的本身的聲壓lPm為放置傳聲器后測(cè)量得到的聲壓lPm P0，且當(dāng)聲波波長(zhǎng)與傳聲器直徑一樣時(shí)出現(xiàn)最大反射 66自由場(chǎng)修正自由場(chǎng)修正 67根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量 自由場(chǎng)傳聲器自由場(chǎng)傳聲器隨機(jī)入射傳聲器隨機(jī)入射傳聲器 68 自由場(chǎng)、隨機(jī)入射型兩種傳聲器的響應(yīng)曲線 l由此可見(jiàn)由此可見(jiàn):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(qǐng)從在高頻段才有差異，具體值請(qǐng)從每個(gè)傳聲器盒中的磁盤上讀取。每個(gè)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(duì)準(zhǔn)聲源時(shí)，本身放入聲場(chǎng)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(chǎng)型傳聲器 以0度對(duì)準(zhǔn)聲源時(shí)的響應(yīng)曲線，主要用于自由場(chǎng)中使用。這一類傳聲器膜片設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了第一條曲線的效應(yīng)，即進(jìn)行了“自由場(chǎng)修正”。l最下方曲線為擴(kuò)散場(chǎng)型傳聲器 以0度對(duì)準(zhǔn)聲源時(shí)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(qiáng)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(jí)計(jì)l Leql 統(tǒng)計(jì)量和噪聲計(jì)量l聲學(xué)測(cè)量的實(shí)際因素 71聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì) 72聲音水平的描述參數(shù)聲音水平的描述參數(shù) 73時(shí)間計(jì)權(quán)時(shí)間計(jì)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(jí)計(jì)l Leql 統(tǒng)計(jì)量和噪聲計(jì)量l聲學(xué)測(cè)量的實(shí)際因素

10、 77等效聲級(jí)等效聲級(jí)Leq Leq可以認(rèn)為是與原始波動(dòng)信號(hào)在測(cè)量周期內(nèi)具有相同能量的一個(gè)連續(xù)噪聲信號(hào) T是測(cè)量時(shí)間 p(t)為瞬時(shí)聲壓 P0為參考聲壓 (20 Pa) 78測(cè)量測(cè)量Leq l測(cè)量開(kāi)始時(shí)，Leq (紅線) 為 0, 接下來(lái)會(huì)跟隨信號(hào)（綠線）快速上升l隨著時(shí)間的增加， Leq的變化會(huì)越來(lái)越小lLeq 在測(cè)量開(kāi)始的時(shí)候變化要比后來(lái)的變化大得多，因此，您能使用Leq是否已經(jīng)穩(wěn)定來(lái)判斷測(cè)量是否已經(jīng)結(jié)束l穩(wěn)定得水平指示了一個(gè)典型的測(cè)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(jí)不能反映聲音作用時(shí)間的缺點(diǎn)lSEL大小可以被解釋為：能夠在1秒內(nèi)釋放與原始

11、信號(hào)相等聲能的聲音大小 80目錄目錄 l傳聲器l聲級(jí)計(jì)l Leql 統(tǒng)計(jì)量和噪聲計(jì)量l聲學(xué)測(cè)量的實(shí)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(jì)分析噪聲水平的統(tǒng)計(jì)分析 統(tǒng)計(jì)分析的四個(gè)步驟: 采樣信號(hào) 根據(jù)信號(hào)水平進(jìn)行分級(jí)，以獲得分布圖 對(duì)分布水平進(jìn)行累加獲得累積水平曲線 從累積水平曲線計(jì)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(gè)人噪聲暴露每日個(gè)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(huì)有自由場(chǎng)傳聲器和隨機(jī)入射型傳聲器。傳聲器放置于聲場(chǎng)中會(huì)對(duì)聲場(chǎng)產(chǎn)生影

12、響并將影響測(cè)量結(jié)果，這也是為什么會(huì)有壓力場(chǎng)傳聲器的原因以及為什么要對(duì)傳聲器進(jìn)行修正的原因。l聲級(jí)計(jì)是一個(gè)集成設(shè)備，它有標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)權(quán)和測(cè)量參數(shù)lLeq是一個(gè)噪聲在其作用周期內(nèi)的能量平均，它亦是最重要的測(cè)量參數(shù) 88目錄目錄 l傳聲器l聲級(jí)計(jì)l Leql 統(tǒng)計(jì)量和噪聲計(jì)量l聲學(xué)測(cè)量的實(shí)際因素 89聲學(xué)測(cè)量的實(shí)際因素聲學(xué)測(cè)量的實(shí)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(jí)計(jì)和操作者的影響聲級(jí)計(jì)和操作者的影響 95標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 96聲級(jí)計(jì)的精度聲級(jí)計(jì)的精度 l聲級(jí)計(jì)的精度等級(jí) 0型-實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn) 1型-精確測(cè)量（外場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室） 2型-通用目的（外場(chǎng)） 3型-調(diào)研（外場(chǎng)） 97聲級(jí)計(jì)的精度聲級(jí)計(jì)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(jìn)行標(biāo)定進(jìn)行標(biāo)定 l在每個(gè)系列測(cè)量之前和之后 使用聲級(jí)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(cè)量是在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，則每天至少標(biāo)定兩次