第二章 噪声测量

第十章噪声测量•A声级和倍频程声压级；•测量窄带噪声频谱;•测量指向性;•测量振动。•测量的主要对象---声音的主要特征为声压、频率、质点振速和声功率等。其中声压和频率是两个主要参数，所以也是测量的主要对象。•为了精确地测量声源辐射的声压，必须要有精密的传声器、放大器和记录仪器。•由于电容传声器的输出阻抗很高，所以加前置放大器，进行阻抗变换。•在两放大器之间通常还插入带通滤波器和计权网络。前者能够截取某频带信号，对噪声信号进行频谱分析；后者则可直读声级，以获得不同的计权声级。10.1噪声测量仪器⒈传声器•直接测量声场的声压。•灵敏度是传声器最重要的技术指标。传声器的灵敏度Ｓ由下式表示：Ｓ＝电量输出／机械量输入传声器有压电式、电动式和电容式三种。电容式传声器是目前较为理想的一种换能器，它主要由构成电容两个极板的振膜和背极组成。这种传声器灵敏度高，在很宽的频率范围内频率响应平直，输出性能稳定，一般在－500C到1500C的温度范围内和０～100％的相对湿度范围内几乎不变⒉声级计•声级计是噪声测量中最常用的便携式仪器，可测量总声压级和各种计权声级。⑴放大器和衰减器•声音通过传声器后，输出的电压是很微弱的，故声级计内必须有放大系统，包括输入放大器和输出方大器。⑵计权网络•根据人耳对声音的响应特性，声级计中常用的频率计权网络有Ａ、Ｂ、C三种，其显示读数通常称之为声级。⑶指示表头•快挡用于测量随时间起伏小的噪声，当快挡测量的噪声起伏大于４dB时应换用慢挡。、•脉冲和脉冲保持挡测量的是声压最大有效值。峰值保持挡测量的是声压峰值，即声压最大值。•利用声级计进行噪声测量前，一般应进行校正。•调节衰减器旋钮时，应使dB量程由大到小的方向调节。⒊滤波器•在模拟信号分析中，带通滤波器是必不可少的仪器。它的作用是只让滤波器所确定的频率范围内的信号通过，而阻止其他分量的信号通过。•Ｓλ（t）／Sch（t）称为滤波器的振幅频率响应。•即在通带内没有衰减，在通带外没有输出。⒋频谱分析仪•频谱分析仪是用来测量噪声频谱的仪器。它主要由两大部分组成，一部分是测量放大器，另一部分是滤波器。按滤波器频带宽度分为：⑴恒定带宽频谱分析仪⑵其通频带宽度始终等于中心频率的某一百分数。故通过的频带宽度是随中心频率的增大而增大的。⑶等对数频宽式频度分析仪即倍频程或1/3倍频程分析仪。⑷实时分析仪•实时分析仪是可即时完成频谱分析的仪器。⑸磁带记录仪记录与重放。⑹信号处理仪•进行幅值域内的统计分析，时差哉内的相关分析和频率域内的频谱分析等。10.2噪声测量环境与测量方法⒈声场与声学环境•许多噪声标准中，规定用测量Ａ声级来作为评判机器噪声的依据。事实上，Ａ声级的大小不仅取决于声源声能的大小，而且还取决于观测点与声源之间的距离以及声源所在的声学环境。•所谓声场，就是指介质中存在声波的区域。声场的特征取决于它边界的声学性质。•有两种最基本的也是理想条件下的声场：即自由声场和混响声场。•在均匀的、各向同性的、无边界的介质中，声源辐射的声波，能“自由”地传播，既无障碍物的反射，也无环境噪声的干扰，这样的声场称为自由声场。这里所指的边界影响，主要是声波的反射。换言之，自由声场是边界不存在反射的声场。•目前较广泛地采用半消声室，即所谓半自由声场。•在均匀的、各向同性的介质中，存在强烈的边界反射的声场，称为混响声场。•声波按不同方式在许多方向来回反射地传播，在先的声波逐渐衰减，在后的声波不断补充，达到动态平衡。室内声场有可能达到如下状态：①各点的平均能量密度相等；②各点从各方向来的平均能量流相等；③到达某点的各波束之间的相位是无规则的。混响声场都具有强反射的边界，一般只有在室内才能达到这种声学特征。•而是介于这两种声场之间，被称为半混响声场。⒉测量内容•⑴噪声级和总声压级的测量•噪声级和声压级的概念是不同的。前者是经过频率计权后的声压级，它不是客观量，需采用“计权”测量。后者没有经过计权，是线性声级。•总声压级需采用宽带测量。即测量仪器的频率响应，在20至20000Hz的声频范围内都具有均匀的响应。用宽带即“线性”测得的数值称为总声压级。•由于计权网络Ｃ具有近乎平直的响应，常将Ｃ挡读数看作总声压级。2）声功率级测量方法①自由声场法•放置一声源，以球面波辐射，声功率为：Ｗ＝4πr２Ｉ，或ＬＷ＝ＬI＋201gr+11•在消声室中进行声功率测量时，以机器为中心以r为半径的球面上，均匀分布若干测点，测得声压级Lp1、Lp2、Lp3、…Lpn,然后进行平均，求得Lp，于是该机器噪声的声功率级为：ＬＷ＝Ｌp＋201gr+11①半自由声场法人工模拟半自由声场的声学实验室。ＬＷ＝Ｌp＋201gr+8②混响声场法在混响室中，声源发出稳态噪声后，如果不考虑空气中的能量吸收，则同一时间间隔内，表面吸收的能量等于声源供给的能量。aaSRRLLpW16lg10④半混响声场法半混响声场中，房间既非全吸收，又非全反射，介于自由场和混响场之间，声源声功率级的计算式为：⑤标准声源法)44lg(102RrQLLpW00ppWWLLLL⑶声强测量I=W/S•根据声强的定义，它还可以用单位时间内、单位面积的声波对前时方向毗邻媒质所做的功来表示。因此，它也可以写成：dtvRpRTIeTe)()(10•声强是一矢量，它的指向就是声的传播方向。声场中某点声强矢量的时间平均Ｉ等于该点上某一时刻声压Ｐ和同一时刻质点速度υ的乘积，因此声强矢量在给定方向的分量为：•用两点声压的有限差分代替被测点声压的压力梯度，可得距声源r处的声强Ir的表达式为：rrvpIdtpppprvpITrrr01221)()(21•由上式可知，只要距声源r处安装距离为△r的两个传声器，求出每个频带内两个传声器声压的和与差，就能算出该点的各频带声强。