1、噪聲測量,噪聲基礎(chǔ)知識 幾個(gè)定義 聲音：人的聽覺器官對空氣壓力波的主觀感覺。 噪聲（客觀）：無規(guī)律組合的不同頻率和不同強(qiáng)度的聲音。 噪聲（主觀）：一切對人的工作和生活有影響的的聲音。,噪聲分類 空氣動力性噪聲：由于氣體的非穩(wěn)定過程而產(chǎn)生的噪聲，如進(jìn)、排氣噪聲、風(fēng)扇噪聲等； 機(jī)械性噪聲：由于固體振動而產(chǎn)生的噪聲，如摩擦、敲擊等引起的噪聲； 電磁性噪聲：由于電磁振動(電磁力引起內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)振動)而產(chǎn)生的噪聲，如發(fā)電機(jī)、變壓器等產(chǎn)生的噪聲； 燃燒噪聲：氣體力引起內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)振動，并向外輻射的噪聲。,噪聲的危害,（1）對聽力的影響：在高噪聲環(huán)境下長期工作，可能造成耳聾。 90dB(A)-20%的人可能

2、耳聾； 85dB(A)-10%的人可能耳聾； 低于80dB(A)才能保證長期工作而不造成耳聾。 （2）對人的精神和身體的影響：如失眠、注意力不 集中、破壞色覺等。 （3）對工作的影響：降低工作效率，計(jì)算、書寫易出錯(cuò)。 （4）對建筑物的影響：大的低頻噪聲可能造成建筑物薄壁件的損壞。,一、噪聲測量中的聲學(xué)概念和參數(shù) 1. 聲場：聲波傳播的空間，分為自由聲場、半自由聲場、混響聲場、半混響聲場。 （1）自由聲場（邊界完全吸收聲波）：允許聲波在任何方向作無反射自由傳播的空間。 （2）半自由聲場：聲波除僅以地面作為反射面，在其他方向作無反射自由傳播的空間。 （3）混響聲場（邊界完全反射聲波）：允許聲波在任

3、何方向作無吸收傳播的空間。 （4）半混響聲場：邊界既不完全反射聲波、又不完全吸收聲波的空間。,自由聲場（邊界完全吸收聲波）：允許聲波在任何方向作無反射自由傳播的空間,半自由聲場：聲波除僅以地面作為反射面，在其他方向作無反射自由傳播的空間,2. 頻率：聲波每秒鐘波動的次數(shù)，單位為Hz。 次聲：20000Hz； 基準(zhǔn)聲：1000 Hz。 3 .聲速：聲波在介質(zhì)中的傳播速度。 K -體積彈性模量； -介質(zhì)的密度。,4 聲壓和聲壓級 聲壓：有聲波時(shí)介質(zhì)的壓強(qiáng)對其靜壓力的變化量。單位：Pa(N/m2) 2*10-5Pa-聽閾聲壓； 20Pa-痛閾聲壓 聽閾聲壓與痛閾聲壓間差100萬倍，為便于衡量聲音的強(qiáng)

4、弱和適應(yīng)人的“聽覺特性”，引入聲壓級Lp(dB) p0-基準(zhǔn)聲壓，p0=2*10-5Pa； p-測點(diǎn)的聲壓。 這樣，聲壓變化10倍，聲壓級變化20dB；聲壓變化100萬倍，聲壓級變化120dB；聽閾聲壓與痛閾聲壓間的聲壓級變化幅度為0-120 dB。,5 聲功率和聲功率級 聲功率：聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總能量。單位：W 為便于衡量聲功率的相對大小，引入聲功率級Lw(dB) W0-基準(zhǔn)聲功率，W0=2*10-12 W； W-聲源輻射的聲功率。 聲壓級與聲功率級的關(guān)系：功率級不能直接測得，可在一定條件下利用聲壓級進(jìn)行換算，見表13-1。,聲壓級換算為聲功率級的原因： 聲壓級的值與聲源-測點(diǎn)間的距離

5、及測量環(huán)境有關(guān)，而聲功率級與測點(diǎn)無關(guān)，故對于固定式機(jī)械設(shè)備ISO推薦以聲功率級作為噪聲的評價(jià)量。,6 聲級的計(jì)算（聲級的合成與分解） （1）基本原則：能量疊加原則，即當(dāng)聲場中同時(shí)存在n個(gè)聲功率分別為W1、W2、Wn的獨(dú)立聲源時(shí)，這些聲源的合成總聲功率Wt為 （2）聲功率級的合成,（3）聲壓級的合成 根據(jù)能量疊加原則和聲功率與聲壓平方成正比的關(guān)系，可得合成總聲壓pt為 由聲壓級的定義式，總聲壓級Lpt為,由于 （i=1,2,n） 故 例：當(dāng)兩個(gè)聲源聲壓級分別為100dB時(shí)，合成后的總聲壓級Lpt為103dB。,7 聲壓級的分解 設(shè)有如下關(guān)系式 經(jīng)代數(shù)運(yùn)算，可得,8 聲級平均值 定義：圍繞噪聲源在

6、同一測量表面上多個(gè)測點(diǎn)噪聲級的平均值。 根據(jù)能量疊加原則，可得聲壓級平均值Lpm為 式中：Lpi(i=1,2,m)為第i個(gè)測點(diǎn)測得的聲壓級；m為測點(diǎn)總數(shù)。 簡便算法：當(dāng)各測點(diǎn)聲壓級之間相差不大于5dB時(shí)，可按算術(shù)平均法計(jì)算，其誤差小與1dB。,聲級平均值測量,聲級平均值計(jì)算,9 噪聲的頻譜 作用：為分析噪聲的頻率特性和確定噪聲源，還需測量噪聲強(qiáng)度在頻域的分布規(guī)律。 頻程（頻率區(qū)段）的劃分方法，有,（1）1倍頻程（10個(gè)頻程）：頻帶的上下限頻率之比為2:1；,頻程（頻率區(qū)段）的劃分方法:,（2）1/3倍頻程（26個(gè)頻程） ：頻帶的上下限頻率之比為21/3:1；,（3）恒定窄頻帶 頻譜圖：以選用的

7、頻程中心頻率為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的頻程聲壓級（或聲功率級）為縱坐標(biāo)，所繪制的曲線圖。是分析噪聲來源及頻率特性的基本工具。 頻率分辨率由采樣時(shí)間確定。 低頻噪聲：1000Hz。,二、噪聲評定值,1響度級（考慮人的聽覺特性的主觀評價(jià)值） 人的聽覺特性：聲壓級相同但頻率不同的兩個(gè)聲源，人的主觀感覺是不同的，一般對高頻敏感，低頻遲鈍。考慮到人的上述聽覺特性后，響度級定義如下： 選取1000 Hz的純音為基準(zhǔn)聲，如果所測聲音聽起來與某一聲壓級的基準(zhǔn)聲一樣響，則該基準(zhǔn)聲的聲壓級dB值就是所測聲音的響度級，單位為phon（方）。 例如，響度級為40 phon聲音，是指該聲音聽起來與聲壓級為40dB、頻率為100

8、0 Hz的純音一樣響。如聲壓級約為50 dB、頻率為100 Hz的聲音；聲壓級約為70 dB、頻率為50 Hz的聲音。,等響度曲線：以聲音頻率為橫坐標(biāo)，聲壓級為縱坐標(biāo)，頻率與聲壓級不同，但響度級相同的曲線。描述了各頻率下，客觀的聲壓級與主觀的響度級之間的關(guān)系，可由聲音的頻率和聲壓級，查圖得到相應(yīng)的響度級。 例如：聲壓級為60 dB、頻率為100 Hz的聲音，查圖得到相應(yīng)的響度級為50phon。,2計(jì)權(quán)聲級 任一等響度曲線，對各頻率f顯然有如下關(guān)系： 響度級(f)=聲壓級(f)+ 修正值(f) 從等響度曲線獲得: 修正值(f)=響度級(f)-聲壓級(f) 當(dāng)噪聲不是單一頻率，需用計(jì)權(quán)聲級。 計(jì)權(quán)

9、聲級：將噪聲的各頻率成分按某等響度曲線進(jìn)行修正(衰減)后，測得的噪聲值。常用有A、B、C三種計(jì)權(quán)聲級，單位為dB。 A計(jì)權(quán)聲級：將噪聲的各頻率成分按40phon等響度曲線進(jìn)行衰減后，測得的噪聲值。 特點(diǎn)是主要衰減低頻段聲音，對中頻段也有一定衰減。,B計(jì)權(quán)聲級：將噪聲的各頻率成分按70phon等響度曲線進(jìn)行衰減后，測得的噪聲值。 特點(diǎn)是僅對低頻段聲音有一定的衰減。 C計(jì)權(quán)聲級：將噪聲的各頻率成分按100phon等響度曲線進(jìn)行衰減后，測得的噪聲值。 特點(diǎn)是對整個(gè)可聽頻率范圍內(nèi)的聲音基本上無衰減。,3統(tǒng)計(jì)聲級 在一定時(shí)間內(nèi)，對不穩(wěn)定噪聲的各個(gè)測量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并分級評定的表示值，記為LAn。： 峰值噪聲

10、級LA10：在一定時(shí)間內(nèi)，以均勻的時(shí)間間隔測量噪聲的A計(jì)權(quán)聲級dB值，然后從大到小依次排列，其中10%的時(shí)間所超過的聲級； 中間噪聲級LA50：在一定時(shí)間內(nèi)，以均勻的時(shí)間間隔測量噪聲的A計(jì)權(quán)聲級dB值，然后從大到小依次排列，其中50%的時(shí)間所超過的聲級； 環(huán)境背景噪聲級LA90：在一定時(shí)間內(nèi)，以均勻的時(shí)間間隔測量噪聲的A計(jì)權(quán)聲級dB值，然后從大到小依次排列，其中90%的時(shí)間所超過的聲級。,南京站1站臺噪聲A聲級時(shí)程曲線（7月份測量）,4等效聲級用能量相等的穩(wěn)定聲級評定某固定點(diǎn)連續(xù)變化的A聲級。假設(shè)在一定時(shí)間內(nèi)，測的某連續(xù)變化聲源的噪聲級數(shù)據(jù)共n個(gè)，記為Li(i=1,2,3,n)，則該聲源的等效

11、聲級Leq可表示為,三、聲級計(jì) 作用： （1）測量噪聲級（線性聲級，A、B、C三種計(jì)權(quán)聲級）； （2）輸出噪聲對應(yīng)的模擬電信號，以便進(jìn)行記錄、采樣和信號處理。 組成：傳聲器、放大器、衰減（增益）器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、指示表頭、（濾波器）。,1傳聲器 電容式傳聲器結(jié)構(gòu)：由振膜和后極板組成電容，兩電極間預(yù)先加一恒定的直流電壓，使電容處于不變的充電狀態(tài)。 工作原理：振膜在聲壓作用下產(chǎn)生振動，電極間隔發(fā)生變化，電容發(fā)生變化，引起電極間電壓的變化，儀器利用電壓變化感知聲壓的變化。,2放大器 放大傳聲器的輸出信號。 3衰減（增益）器 控制指示表頭的顯示量程，每檔衰減10dB。 4計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò) 將噪聲的各頻率成分按一定

12、特性用模擬電路進(jìn)行衰減。 5指示表頭 與衰減器配合讀出噪聲級。 6濾波器 按一定頻程（一般為1倍頻程）對噪聲進(jìn)行濾波。,噪聲源的聲功率測量（聲壓法）,基本公式：,但測量過程和結(jié)果需結(jié)合具體情況進(jìn)行處理和修正。,1 測量表面和測點(diǎn)布置,測量表面：包圍被測對象，布置有測點(diǎn)的表面組合。 工程上通常采用半球面、長方體表面、圓柱體表面等作為包絡(luò)面。測點(diǎn)布置有5點(diǎn)法、9點(diǎn)法、10點(diǎn)法等。,2 背景噪聲的修正,理論公式：,經(jīng)驗(yàn)公式：,k1為背景噪聲修正值，可查表或曲線得到。,式中：Lpi為第i個(gè)測點(diǎn)測得的聲壓級；Lpi0為第i個(gè)測點(diǎn)測得的總噪聲聲壓級；Lp1為背景噪聲聲壓級；,3 測量表面平均聲壓級計(jì)算 定

13、義：圍繞噪聲源在同一測量表面上多個(gè)測點(diǎn)噪聲級的平均值。 根據(jù)能量疊加原則，可得聲壓級平均值Lpm為 式中：Lpi(i=1,2,m)為第i個(gè)測點(diǎn)測得的聲壓級；m為測點(diǎn)總數(shù)。 簡便算法：當(dāng)各測點(diǎn)聲壓級之間相差不大于5dB時(shí)，可按算術(shù)平均法計(jì)算，其誤差小與1dB。,4 噪聲聲功率級的換算 當(dāng)在專用的聲學(xué)環(huán)境下測量，可用前述基本公式。 如在普通試驗(yàn)室測量時(shí)，按環(huán)境修正法或標(biāo)準(zhǔn)聲源法 進(jìn)行修正。 環(huán)境修正法修正公式：,式中： Lpm為聲壓級平均值；S為測量表面面積(m2) ； S0為基準(zhǔn)面積， S0 =1m2；k2為測量環(huán)境修正值； k3為測量環(huán)境溫度和氣壓修正值。,測量環(huán)境修正值k2的計(jì)算：,式中： A為試驗(yàn)室房間的