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1、噪声测量噪声测量噪声基础知识噪声基础知识几个定义几个定义声音：人的听觉器官对空气压力波的主声音：人的听觉器官对空气压力波的主观感觉。观感觉。噪声（客观）：无规律组合的不同频率噪声（客观）：无规律组合的不同频率和不同强度的声音。和不同强度的声音。噪声（主观）：一切对人的工作和生活噪声（主观）：一切对人的工作和生活有影响的的声音。有影响的的声音。噪声分类噪声分类n空气动力性噪声空气动力性噪声：由于气体的非稳定过程：由于气体的非稳定过程而产生的噪声，如进、排气噪声、风扇噪而产生的噪声，如进、排气噪声、风扇噪声等；声等；n机械性噪声机械性噪声：由于固体振动而产生的噪声，：由于固体振动而产生的噪声，如摩
2、擦、敲击等引起的噪声；如摩擦、敲击等引起的噪声；n电磁性噪声：电磁性噪声：由于电磁振动由于电磁振动(电磁力引起电磁力引起内部零件结构振动内部零件结构振动)而产生的噪声，如发而产生的噪声，如发电机、变压器等产生的噪声；电机、变压器等产生的噪声；n燃烧噪声燃烧噪声：气体力引起内部零件结构振动，：气体力引起内部零件结构振动，并向外辐射的噪声。并向外辐射的噪声。噪声的危害噪声的危害（1）对听力的影响：在高噪声环境下长期工作，可）对听力的影响：在高噪声环境下长期工作，可能造成耳聋。能造成耳聋。90dB(A)-20%的人可能耳聋；的人可能耳聋；85dB(A)-10%的人可能耳聋；的人可能耳聋；低于低于80
3、dB(A)才能保证长期工作而不造成耳聋。才能保证长期工作而不造成耳聋。（2）对人的精神和身体的影响：如失眠、注意力不）对人的精神和身体的影响：如失眠、注意力不 集中、破坏色觉等。集中、破坏色觉等。（3）对工作的影响：降低工作效率，计算、书写易）对工作的影响：降低工作效率，计算、书写易出错。出错。（4）对建筑物的影响：大的低频噪声可能造成建筑）对建筑物的影响：大的低频噪声可能造成建筑物薄壁件的损坏。物薄壁件的损坏。一、噪声测量中的声学概念和参数一、噪声测量中的声学概念和参数1.声场：声波传播的空间，分为自由声场、半自声场：声波传播的空间，分为自由声场、半自由声场、混响声场、半混响声场由声场、混响
4、声场、半混响声场。（1）自由声场（边界完全吸收声波）：允许声波）自由声场（边界完全吸收声波）：允许声波在任何方向作无反射自由传播的空间。在任何方向作无反射自由传播的空间。（2）半自由声场：声波除仅以地面作为反射面，）半自由声场：声波除仅以地面作为反射面，在其他方向作无反射自由传播的空间。在其他方向作无反射自由传播的空间。（3）混响声场（边界完全反射声波）：允许声波）混响声场（边界完全反射声波）：允许声波在任何方向作无吸收传播的空间。在任何方向作无吸收传播的空间。（4）半混响声场：边界既不完全反射声波、又不）半混响声场：边界既不完全反射声波、又不完全吸收声波的空间。完全吸收声波的空间。自由声场（
5、边界完全吸收声波）：允许声波在任何方向作无自由声场（边界完全吸收声波）：允许声波在任何方向作无反射自由传播的空间反射自由传播的空间半自由声场：声波除仅以地面作为反射面，在其他方向作半自由声场：声波除仅以地面作为反射面，在其他方向作无反射自由传播的空间无反射自由传播的空间2.频率：声波每秒钟波动的次数，单位为频率：声波每秒钟波动的次数，单位为Hz。次声：次声：20000Hz；基准声：基准声：1000 Hz。3.声速：声波在介质中的传播速度。声速：声波在介质中的传播速度。K-体积弹性模量；体积弹性模量；-介质的密度。介质的密度。4 声压和声压级声压和声压级 声压：有声波时介质的压强对其静压力的变化
6、量。单位：声压：有声波时介质的压强对其静压力的变化量。单位：Pa(N/m2)2*10-5Pa-听阈声压；听阈声压；20Pa-痛阈声压痛阈声压 听阈声压与痛阈声压间差听阈声压与痛阈声压间差100万倍，为便于衡量声音的强万倍，为便于衡量声音的强弱和适应人的弱和适应人的“听觉特性听觉特性”，引入声压级，引入声压级Lp(dB)p0-基准声压，基准声压，p0=2*10-5Pa；p-测点的声压。测点的声压。这样，声压变化这样，声压变化10倍，声压级变化倍，声压级变化20dB；声压变化；声压变化100万倍，声压级变化万倍，声压级变化120dB；听阈声压与痛阈声压间的声压；听阈声压与痛阈声压间的声压级变化幅度
7、为级变化幅度为0-120 dB。5 声功率和声功率级声功率和声功率级 声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位：声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位：W 为便于衡量声功率的相对大小，引入声功率级为便于衡量声功率的相对大小，引入声功率级Lw(dB)W0-基准声功率，基准声功率，W0=2*10-12 W；W-声源辐射的声功率。声源辐射的声功率。声压级与声功率级的关系：功率级不能直接测得，可声压级与声功率级的关系：功率级不能直接测得，可在一定条件下利用声压级进行换算，见表在一定条件下利用声压级进行换算，见表13-1。声压级换算为声功率级的原因：声压级换算为声功率级的原因：声压级的值与声源声压
8、级的值与声源-测点间的距离及测测点间的距离及测量环境有关，而声功率级与测点无关，量环境有关，而声功率级与测点无关，故对故对于固定式机械设备于固定式机械设备ISO推荐以声功率级作为噪推荐以声功率级作为噪声的评价量。声的评价量。6 声级的计算（声级的合成与分解）声级的计算（声级的合成与分解）（1）基本原则：能量叠加原则，即当声场中同基本原则：能量叠加原则，即当声场中同时存在时存在n个声功率分别为个声功率分别为W1、W2、Wn的独立声源时，这些声源的合成总声功率的独立声源时，这些声源的合成总声功率Wt为为（2）声功率级的合成）声功率级的合成（3）声压级的合成）声压级的合成 根据能量叠加原则和声功率与
9、声压平方成正根据能量叠加原则和声功率与声压平方成正比的关系，可得合成总声压比的关系，可得合成总声压pt为为由声压级的定义式，总声压级由声压级的定义式，总声压级Lpt为为由于由于 （i=1,2,n）故故例：例：当两个声源声压级分别为当两个声源声压级分别为100dB时，合时，合成后的总声压级成后的总声压级Lpt为为103dB。7 声压级的分解声压级的分解 设有如下关系式设有如下关系式 经代数运算，可得经代数运算，可得8 声级平均值声级平均值 定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。点噪声级的平均值。根据能量叠加原则，可得声压级根据能量叠加原则，
10、可得声压级平均平均值值Lpm为为 式中：式中：Lpi(i=1,2,m)为为第第i个个测测点点测测得的声得的声压压级级；m为测为测点点总总数。数。简简便算法：当各便算法：当各测测点声点声压级压级之之间间相差不大于相差不大于5dB时时，可按算，可按算术术平均法平均法计计算，其算，其误误差小与差小与1dB。声级平均值测量声级平均值测量声级平均值计算声级平均值计算9 噪声的频谱噪声的频谱 作用：为分析噪声的频率特性和确定噪声源，作用：为分析噪声的频率特性和确定噪声源，还需测量噪声强度在频域的分布规律。还需测量噪声强度在频域的分布规律。频程（频率区段）的划分方法，有频程（频率区段）的划分方法，有（1）1
11、倍频程（倍频程（10个频程）：频带的上下限个频程）：频带的上下限频率之比为频率之比为2:1；频程（频率区段）的划分方法频程（频率区段）的划分方法:（2）1/3倍频程（倍频程（26个频程）个频程）：频带的上：频带的上下限频率之比为下限频率之比为21/3:1；（3）恒定窄频带恒定窄频带 频谱图：以选用的频程中心频率为横坐标，频谱图：以选用的频程中心频率为横坐标，以相应的频程声压级（或声功率级）为纵坐以相应的频程声压级（或声功率级）为纵坐标，所绘制的曲线图。是分析噪声来源及频标，所绘制的曲线图。是分析噪声来源及频率特性的基本工具。率特性的基本工具。频率分辨率由采样时间确定。频率分辨率由采样时间确定。
12、低频噪声：低频噪声：1000Hz。二、噪声评定值二、噪声评定值1响度级（考虑人的听觉特性的主观评价值）响度级（考虑人的听觉特性的主观评价值）人的听觉特性：声压级相同但频率不同的两个声源，人人的听觉特性：声压级相同但频率不同的两个声源，人的主观感觉是不同的，一般对高频敏感，低频迟钝。考的主观感觉是不同的，一般对高频敏感，低频迟钝。考虑到人的上述听觉特性后，响度级定义如下：虑到人的上述听觉特性后，响度级定义如下：选取选取1000 Hz的纯音为基准声，如果所测声音听的纯音为基准声，如果所测声音听起来与某一声压级的基准声一样响，则该基准声的声压起来与某一声压级的基准声一样响，则该基准声的声压级级dB值
13、就是所测声音的响度级，单位为值就是所测声音的响度级，单位为phon（方）。（方）。例如，响度级为例如，响度级为40 phon声音，是指该声音听起来声音，是指该声音听起来与声压级为与声压级为40dB、频率为、频率为1000 Hz的纯音一样响。如的纯音一样响。如声压级约为声压级约为50 dB、频率为、频率为100 Hz的声音；声压级约的声音；声压级约为为70 dB、频率为、频率为50 Hz的声音。的声音。等响度曲线：以声音频等响度曲线：以声音频率为横坐标，声压级为率为横坐标，声压级为纵坐标，频率与声压级纵坐标，频率与声压级不同，但响度级相同的不同，但响度级相同的曲线。描述了各频率下，曲线。描述了各
14、频率下，客观的声压级与主观的客观的声压级与主观的响度级之间的关系，可响度级之间的关系，可由声音的频率和声压级，由声音的频率和声压级，查图得到相应的响度级。查图得到相应的响度级。例如：声压级为例如：声压级为60 dB、频率为频率为100 Hz的声音，的声音，查图得到相应的响度级查图得到相应的响度级为为50phon。2计权声级计权声级 任一等任一等响度曲响度曲线线，对对各各频频率率f显显然有如下关系：然有如下关系：响度响度级级(f)=声声压级压级(f)+修正修正值值(f)从等响度曲线获得从等响度曲线获得:修正修正值值(f)=响度响度级级(f)-声声压级压级(f)当噪声不是当噪声不是单单一一频频率，
15、需用率，需用计权计权声声级级。计权计权声声级级：将噪声的各：将噪声的各频频率成分按某等响度曲率成分按某等响度曲线进线进行修正行修正(衰减衰减)后，后，测测得的噪声得的噪声值值。常用有。常用有A、B、C三种三种计权计权声声级级，单单位位为为dB。A计权计权声声级级：将噪声的各：将噪声的各频频率成分按率成分按40phon等响度等响度曲曲线进线进行衰减后，行衰减后，测测得的噪声得的噪声值值。特点是主要衰减低特点是主要衰减低频频段声音，段声音，对对中中频频段也有段也有一定衰一定衰减。减。B计权声级：将噪声的各频率成分按计权声级：将噪声的各频率成分按70phon等等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。响度
16、曲线进行衰减后，测得的噪声值。特点是仅对低频段声音有一定的衰减。特点是仅对低频段声音有一定的衰减。C计权声级：将噪声的各频率成分按计权声级：将噪声的各频率成分按100phon等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。特点是对整个可听频率范围内的声音基本上无特点是对整个可听频率范围内的声音基本上无衰减。衰减。3统计声级统计声级在一定时间内，对不稳定噪声的各个测量值进行统计在一定时间内，对不稳定噪声的各个测量值进行统计并分级评定的表示值，记为并分级评定的表示值，记为LAn。：峰值噪声级峰值噪声级LA10：在一定时间内，以均匀的时间间隔：在一定时间内，以均匀的时间间隔测
17、量噪声的测量噪声的A计权声级计权声级dB值，然后从大到小依次排列，值，然后从大到小依次排列，其中其中10%的时间所超过的声级；的时间所超过的声级；中间噪声级中间噪声级LA50：在一定时间内，以均匀的时间间隔：在一定时间内，以均匀的时间间隔测量噪声的测量噪声的A计权声级计权声级dB值，然后从大到小依次排列，值，然后从大到小依次排列，其中其中50%的时间所超过的声级；的时间所超过的声级；环境背景噪声级环境背景噪声级LA90：在一定时间内，以均匀的时间：在一定时间内，以均匀的时间间隔测量噪声的间隔测量噪声的A计权声级计权声级dB值，然后从大到小依次值，然后从大到小依次排列，其中排列，其中90%的时间
18、所超过的声级。的时间所超过的声级。南京站南京站1站台噪声站台噪声A声级时程曲线（声级时程曲线（7月份测量）月份测量）测试地点昼间(dBA)夜间(dBA)L90LmaxLeqL10L50L90LmaxLeqL10L501站台70.688.575.978.273.4第2、3站台71.190.279.082.674.7候车室56.969.362.166.359.565.280.869.972.867.8售票厅74.686.479.584.776.374.676.773.675.373.3广场72.386.476.378.174.072.376.968.971.368.04等效声级等效声级用能量相等的
19、用能量相等的稳稳定声定声级评级评定某固定点定某固定点连续变连续变化的化的A声声级级。假假设设在一定在一定时间时间内，内，测测的某的某连续变连续变化声源的噪声化声源的噪声级级数据共数据共n个，个，记为记为Li(i=1,2,3,n)，则该则该声源的声源的等效声等效声级级Leq可表示可表示为为 三、声级计三、声级计作用：作用：（1）测量噪声级（线性声级，）测量噪声级（线性声级，A、B、C三种计权声级）；三种计权声级）；（2）输出噪声对应的模拟）输出噪声对应的模拟电信号，以便进行记录、电信号，以便进行记录、采样和信号处理。采样和信号处理。组成：传声器、放大器、组成：传声器、放大器、衰减（增益）器、计权
20、网衰减（增益）器、计权网络、指示表头、（滤波器）。络、指示表头、（滤波器）。1传声器传声器电容式传声器结构：由振膜和后极板组成电电容式传声器结构：由振膜和后极板组成电容，两电极间预先加一恒定的直流电压，使容，两电极间预先加一恒定的直流电压，使电容处于不变的充电状态。电容处于不变的充电状态。工作原理：振膜在声压作用下产生振动，电工作原理：振膜在声压作用下产生振动，电极间隔发生变化，电容发生变化，引起电极极间隔发生变化，电容发生变化，引起电极间电压的变化，仪器利用电压变化感知声压间电压的变化，仪器利用电压变化感知声压的变化。的变化。2放大器放大器 放大传声器的输出信号。放大传声器的输出信号。3衰减
21、（增益）器衰减（增益）器 控制指示表头的显示量程，控制指示表头的显示量程，每档衰减每档衰减10dB。4计权网络计权网络 将噪声的各频率成分按一定将噪声的各频率成分按一定特性用模拟电路进行衰减。特性用模拟电路进行衰减。5指示表头指示表头 与衰减器配合读出噪声级。与衰减器配合读出噪声级。6滤波器滤波器 按一定频程（一般为按一定频程（一般为1倍频程）倍频程）对噪声进行滤波。对噪声进行滤波。噪声源的声功率测量（声压法）噪声源的声功率测量（声压法）基本公式：基本公式：但测量过程和结果需结合具体情况进行处理和修正。但测量过程和结果需结合具体情况进行处理和修正。1 测量表面和测点布置测量表面和测点布置测量表
22、面：包围被测对象，布置有测点的表面组合。测量表面：包围被测对象，布置有测点的表面组合。工程上通常采用半球面、长方体表面、圆柱体表面等作工程上通常采用半球面、长方体表面、圆柱体表面等作为包络面。测点布置有为包络面。测点布置有5点法、点法、9点法、点法、10点法等。点法等。2 背景噪声的修正背景噪声的修正理论公式：理论公式：经验公式：经验公式：k1为背景噪声修正值，为背景噪声修正值，可查表或曲线得到。可查表或曲线得到。式中：式中：Lpi为为第第i个个测测点点测测得的声得的声压级压级；Lpi0为为第第i个个测测点点测测得的得的总总噪声声噪声声压级压级；Lp1为为背景噪声声背景噪声声压级压级；3 测量
23、表面平均声压级计算测量表面平均声压级计算 定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。噪声级的平均值。根据能量叠加原则，可得声压级根据能量叠加原则，可得声压级平均值平均值Lpm为为 式中：式中：Lpi(i=1,2,m)为第为第i个测点测得的声压级；个测点测得的声压级；m为测点总数。为测点总数。简便算法：当各测点声压级之间相差不大于简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算，其误差小与时，可按算术平均法计算，其误差小与1dB。4 噪声声功率级的换算噪声声功率级的换算 当在专用的声学环境下测量，可用前述基本公式。当在专用的
24、声学环境下测量，可用前述基本公式。如在普通试验室测量时，按环境修正法或标准声源法如在普通试验室测量时，按环境修正法或标准声源法进行修正。进行修正。环境修正法修正公式：环境修正法修正公式：式中：式中：Lpm为声压级平均值；为声压级平均值；S为测量表面面积为测量表面面积(m2)；S0为基准面积，为基准面积，S0=1m2；k2为测量环境修正值；为测量环境修正值；k3为测量环境温度和气压修正值。为测量环境温度和气压修正值。测量环境修正值测量环境修正值k2的计算：的计算：式中：式中：A为试验室房间的吸声量为试验室房间的吸声量(m3)；S为测量为测量表面面积表面面积(m2)；V为试验室房间的体积为试验室房间的体积(m3)；t为试验室房间的混响时间为试验室房间的混响时间(s)。A也可按下式计算：也可按下式计算：式中：式中：Si 为房间各表面面积为房间各表面面积(m2)；i为各表面对应的吸声系数。为各表面对应的吸声系数。测量环境温度和气压修正值测量环境温度和气压修正值k3的计算：的计算：式中：式中：T为测量环境温度为测量环境温度(C);p为测量环境气压为测量环境气压(kPa)。机械设备噪声测量试验要点：机械设备噪声测量试验要点：测点的布置；测点的布置；背景噪声的修正；背景噪声的修正；测量表面平均声压级计算；测量表面平均声压级计算；噪声声功率及计算。噪声声功率及计算。