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110噪声的测量掌握噪声测量的主要参数；了解噪声测量仪器；2312声音是以纵波形式在介质中传播的声波。声源的振动形成了声压，噪声测量就是将声压信号变换为相应的电信号。声音的分类：•声波，20～20000Hz，人耳可以听到。•次声波，低于20Hz。•超声波，高于20000Hz。•噪声，不规范的、间歇的或随机声振源产生的声音。310.1噪声测量的主要参数10.1.1声压声压是声波在某点的压力与大气压力之差值，单位为帕(Pa)，1Pa=1N/m2。在空气中，正常人刚能听到的1000Hz声音的声压为2×10-5Pa，称为听阈声压，并规定为基准声压，记为p0。当声压为20Pa时，能使人耳开始产生疼痛，称之为痛阈声压。410.1.2声强和声功率声强是在传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能量，记为I，W/m2。假设一个球形声源，传播中无障碍，无能量损失，声压pa=常数，距声源r1和r2处的声强分别为I1和I2，则有：222211aπ4π4rIrIp⋅=⋅=212221rrII=显然，两点声强之比，等于它们与声源距离平方之比的倒数。即：5声功率是声源在单位时间内发射的总能量，记为W，W。一般声功率不能直接测量，要根据测量的声压级换算。一些会话与乐器输出声功率的近似值声源峰值功率/W声源峰值功率/W男声会话2×10-3女声会话4×10-3单簧管5×10-2低音提琴16×10-2钢琴27×10-2管乐器31×10-237×36in225.0低音鼓75件乐器70~100的交响乐610.1.3噪声参数的相对量声压、声强和声功率的绝对值范围很宽，不便于衡量声音的强弱，所以用无量纲的相对量表示。它们分别为与基准量之比的对数，以分贝为单位。声压级声强级声功率级为听阈声压00,lg20pppLp=212-00W/m10,lg10==IIILIW10,lg101200−==⋅⋅⋅++=对于多个独立噪声源，关于能量指标的值可迭加，例如：I=I1＋I2＋…＋InW=W1＋W2＋…＋Wn若多个声源发出的噪声（或同一声源发出的噪声中的不同频率成分）互不相关，合成噪声的声压：8nLnppPpnPpppPpLnplg10lg10lg10lg10)lg(10)lg(2012021202120222210+=+=⋅=+⋅⋅⋅++==n个噪声级相同的声源，在离声源距离相同的一点所产生的总声压级：910.2噪声的分析方法与评价10.2.1噪声的频谱分析(1)倍频程分析噪声的频谱分析是按一定宽度的频带来进行的，即分析各个频带对应的声压级。在噪声研究中，常采用倍频程和1/3倍频程分析。倍频程数n可由下式定义：)(log212212ffnffn==或10(2)频谱分析由强度不同的许多频率纯音组成的声音称为复音，组成复音的强度与频率的关系称为声频谱，简称声谱。•离散谱，例如乐器声谱，其中除了频率最低、声压最高的基频音外，还有与基频成整数倍的较高频率的泛音。•连续噪声谱，按倍频程或1/3倍频程划分频带。噪声按频段的分类：低频；中频，350～1000Hz；高频。找到主要峰值声源，就得到噪声控制的依据。1110.2.2噪声的响度分析及评价可听声对人产生的总效果除了声压、声频率之外，还有声音持续时间、听音人的主观情况等。人对高频声波敏感，对低频声波迟钝。为了把客观存在的物理量和人耳感觉的主观量统一起来，引入综合声音强度的指标响度和响度级。12(1)纯音的等响曲线、响度及响度级听阈和痛阈都是在1000Hz纯音条件下定义的量。当声音的频率发生变化时，听阈和痛阈的数值也随着变化。选取1000Hz纯音作为基准音，若噪音听起来与基准纯音一样响，则噪声的响度级就等于这个纯音的声压级（分贝数），单位为方。13等响曲线表达典型听者认为响度级相同的纯音与声压级的关系。听阈线为零方响度线；痛阈线为120方响度线等响曲线14NLN2log1040+=方-宋关系响度1宋表示40方的响度级，即声压为40dB、频率为1000Hz的纯音所产生的响度。响度N(宋)与响度级LN(方)的关系：15响度可以迭加计算。如果频率分别为3000Hz和2000Hz，声压级均为70dB的两纯音合成，由等响曲线可知响度级均为70方。相应的响度为8宋，总响度为16宋，由等响曲线得总响度级为80方，可见，响度级不可以迭加。16(2)宽带噪声的响度)(mmt∑−+=NNFNNi•测量噪声的频带声压级；•从图或表查各频带的响度指数；•计算总响度(宋)：最大响度指数常数，与倍频程数有关响度指数曲线17(3)声级计的频率计权网络从等响度曲线出发，通过采用某些滤波器网络，对不同频率的声音信号实行不同程度的衰减，使仪器近似地表达人对声音的感觉，这种网络称为频率计权网络。就声级计而言，设立了A、B、C三种计权网络。计权网络的衰减曲线18经过计权网络测得的声压级分别为A声级(LA)、B声级(LB)和C声级(LC)，其分贝数分别标为dB(A)、dB(B)、dB(C)。•A计权网络效仿倍频程等响曲线中的40方曲线，模拟人对高频的敏感，对低频的不敏感，应用广。•B计权网络效仿70方等响曲线，对低频有衰减。•C计权网络效仿100方等响曲线，在整个可听频率范围不衰减，反映总声压级。19(4)等效连续声级与噪声评价标准∫∫==TTLtTtItITL001.00eq)d101lg(10]d)(1lg[10等效连续声级是噪声的强度、频率和作用时间三者作用效果的噪声量度，定义为：•稳定噪声，测量A声级；•不稳定噪声，测量等效连续声级。20等效声级的近似计算：TTLnnRn∑−+=21eq10lg1080式中TnR——第n段声级Ln的总暴露时间，min；T——某段统计时间，min。21)A(dB10248060101801024010lg1080217215213=×+×+×+=−−−48010lg108021eq∑−+=nnRnTL例测量某车间的噪声。中心声级有4小时为90dB(A)，3小时为100dB(A)，1小时为110dB(A)，试计算一天的等效连续声级。解由表10.4，90,100,110dB(A)对应的段数分别为3,5,7。于是，有：22采用噪声评价曲线确定噪声容许标准噪声评价曲线以噪声评价数NR表征。根据标准容许的声级LA确定容许的NR，换算关系为NR=LA－5dB噪声评价曲线2310.3噪声测量仪器10.3.1传声器噪声的测量主要是声压级、声功率级及其噪声频谱的测量。声压级测量仪器包括传声器、声级计、频率分析仪、校准器等。传声器是将声波转换为相应电信号的传感器。声压引起振动膜振动，由变换器转换成电量。根据变换器的形式，常用传声器有电容式、动圈式、压电式和永电体式等。24(1)电容式传声器电容式传声器精密测量最常用的传声器。振膜和背极组成可变电容，极距在声压作用下产生变化。25振动气流通过阻尼孔，起抑制共振振幅的作用。毛细孔平衡振膜两侧静压力，而声压很难通过毛细孔作用于内腔。电容传声器的工作原理26(2)动圈式传声器动圈式传声器在声压作用下，振膜带动线圈运动，切割磁力线，产生感应电势。27(3)压电式传声器压电传声器金属膜片受到声压作用时，把力传给双压电晶体弯曲梁。压电元件产生电荷，通过变换电路可以输出电压或电流信号。28(4)各种传声器的特点•电容式的稳定性、可靠性、耐震性，频率特性均较好，频率范围约为10～2000Hz，常用于精密测量。•动圈式的精度、灵敏度较低，体积大。输出阻抗小，所以较长的电缆也不降低其灵敏度。温度和湿变化对灵敏度无大的影响。•压电式的膜片较厚，固有频率较低，灵敏度较高，频响曲线平坦，结构简单、便宜，广泛用于普通声计。•永电体式（驻极体式），工作原理与电容式相似。尺寸小、价格便宜，可用于精密测量，适于高湿度量环境。2910.3.2声级计声级计是用一定频率和时间计权来测量声压级的仪器。声级计框图30声级计外观（B&K公司）31可根据需要选择计权网络，以测定声压级和A，B，C三种声级。声级计可以与适当的滤波器、记录器连接，以便对声波做进一步分析。某些声级计有倍频程或者1/3倍频程滤波器，可以直接对噪声进行频谱分析。调查用的声级计（三级）只有A计权网络；普通声级计（二级）具有A，B，C计权网络；精密声级计（一级）除了A、B、C计权网络，还有外接滤波器插口，可进行倍频程或1/3倍频程滤波分析。3210.3.3声级计的校准常用的校准方法•活塞发生器校准法•扬声器校准法•互易校准法•静电激励校准法•置换法活塞发生器校准法3310.4噪声测量的应用10.4.1噪声测量应注意的问题(1)测量部位的选取(2)测量时间的选取传声器与被测噪声源的相对位置对测量结果影响很大，比较结果时，应指明相对距离。一般距机器表面和地面1.5m，测点均布，不少于4。根据测试目的选取测量时间。例如，要测量街道白天的环境噪声，理想的测量时间是从6时到22时；测量设备最大噪声时，可以测量机器启动或改变工况时的噪声；如果测量正常的平均噪声，可以在平稳工作时测量。34(3)本底噪声的修正(4)排除干扰本底噪声是被测量噪声源停止发声时，其周围环境的噪声。如果本底噪声噪声不能消除，应低于被测噪声10dB以上，否则应在测量的声压级中减去修正值ΔL，参见表10.2。稳定仪器的电源电压；避免气流的影响；注意反射的影响，排除周围的障碍物，或选择适当的测点；各测点的传声器保持同样的入射方向。3510.4.2声功率的测量和计算在一定的条件下，机器发射的声功率是恒定的，它能客观地表征机器噪声源的特性。声功率是在特定条件下，根据所测声压级计算而确定的。•自由场法。在自由场（无噪声干扰）中，测量以机器为中心的半球面或半柱面上的若干均匀分布点的声压级。•参考声源法。把被测声源与已知声功率级的参考声源作比较。36习题1超声波是频率超过（）的波动。(A)20Hz(B)20kHz(C)1000Hz(D)其他频率2.考虑噪声对人体的危害程度，除了注意噪声的强度、频率，还要注意作用时间，（）是反映这三者作用效果的噪声量度。