基于声压测量的声功率确定

1、目錄 聲音的基本概念聲壓,聲功率與聲強為何要量測聲功率級如何量測聲功率級無響室及半無響室簡介根據ISO 3744量測聲功率級聲音的基本概念聲音的基本概念一種由物體振動而發生的波造成的聽覺印象噪音的定義對人類生理及心理產生不利影響的可聽得到的聲音能量 -人因工程及環境觀點中所不要的聲音。聲音的大小Lp=2OlgP/Po Po= 2x10-5 PaSOUND PRESSURE,jfcwOff kUpa _I ? urpra 100000000 1000000 SOUND PRESSURE LEVEL140 dB110100Ollpptf130 120MB*AeraqcIraffh TW6040 4

2、 q 11马 Rixmiqqqqqqg一1070q q q q q q buumu ohmJ! UbfM010000n 1000 II分貝(dBA)的意義聲音單位deci-1/10、dBABell = log iIBek F UOdB dB = 101og10 人耳對聲音大小 的感受為對數刻度 用於聲壓的表達用於聲功率的表達A-WeightingdB Weighting CurvesFrequency (Hz)模擬人耳對頻率的音量感受聲音的特點可聽聲壓：20uPa (OdB) -20Pa(120dB)可聽聲頻率：20Hz20K HzOBMFrequency Hi聲壓級的運算一合成聲壓級的合成運

3、算是簡單的相加關系?右聲壓級的運算一合成聲壓級的運算一合成若厶=S貝1厶+2 =厶+1010断0（2）=厶+3dBtnou)60 dB60 dB聲壓級的運算一分解噪音量測值不是sourceLmeasured/ measured修正背景噪音LBGN的影響, -lbgn，而是3.02.50 5 0 2 11修正值修正三二二presuit=10 log 100.5運測無效無須修正101520253L measured 上 BGNcA國際規範關於背景噪音修正原則r“噪音的分類連續性噪音周期性噪音沖擊性噪音1聲壓,聲功率與聲強(Sound Pressure, Sound Power andSound I

4、ntensity)聲壓，聲功率與聲強亭聲波時，媒質中的壓力與靜壓的差值稱為聲 壓p (Sound Pressure) (Pa)聲音是種能量，而單位時間所輸出的能量稱為 聲功率P (Sound Powe (W)單位時間垂直通過單位面積的能量稱為聲強I (Sound Intensity) (W/m2)聲壓，聲功率與聲強用來描述聲音的三個基本、相關聯的參數：聲功率、聲壓和聲強.聲功率(Sound power) P和聲強(Sound Intensity) I有直援旳聯(系.可以以圍繞聲源 白勺封閉球面的表面積爲變量，對聲虽求卡責分亲 得到聲功率的值。、在特定的聲學理境中，在一定的位置，可 以測量出可感

5、知聲源的聲壓(Sound pressure)P聲功率Sound Power & 聲壓SoundPressureSound Source :Electrical Heater:Power P W O Pressure p N/m2Power P W Temperature t CPressure p PaLp d BPower P W/二77、AnalogyTemperature t CPower P W聲功率Sound Power & 聲壓SoundPressure可以採用一個普通的類推方法來解釋聲功率(sound power)和聲壓(sound pressure)之闇的蛊別在一間安 裝有取暖

6、器的房間中，取暖器一直散發出一定wats數 量的熱能(heat energy per second),所以從取暖器申 散發出的熱能與環境無關，不受環境的影響.但是房間 中的溫度和房間中的熱能環境有關，不同位置的溫度可 能不一樣。類似地，放置在房間中的聲源會散發出一定watts 數量的聲能(sound energy per second),但是聲壓取 決於聲學環境和在房間中籬聲源的距離。在以上的類推中，取暖器散發出的熱能相當於聲功 率，溫度相當於聲壓。各參數之間的關係在自由音場的條件下P2r2=p2 p24兀产pcPower:PW = J/sInten sity:1 J/s/m2二 W/m2Pr

7、 essue:p Pa = N/m2各參數之間的關係聲功率是聲音的特性，它與測量距離無關，而 聲壓和聲強與測量距離有關。假設在自由場環 境中，測試球面的半徑增加一倍（口二2口）時，聲 強減小到原來的1/4,而聲壓是原來的一半。聲壓級，聲功率級和聲強級(Sound Pressure Level, Sound Power Level and Sound Intensity Level)聲壓級，聲功率級和聲強級噪音通常以聲音物理量的對數值表示 聲壓級 Lp 二 20*1 ogS/p；Po為基準聲壓，20*16聲功率級Lw二Wo為基準聲功率，10T2Watt聲強級 Li 二 10*log(I/I );

8、I。為基準聲強，1012 Watt / in2聲壓級，聲功率級和聲強級噪音通常以聲音物理量的對數值表示將聲功率級(Sound Power Level)及聲壓 (Sound Pressure Level)的單位均可以表示為 dB值(deci Bel)但是爲了區別聲壓級和聲功率級，聲功率級的 單位常常表示為B或Bels,而聲壓級為dB (!B=10dB/lBels=10dB)為何要量測聲功率級(Sound Power Level)為何要量測聲功率級在一特定環境下,為了要量測距離某待測物的 聲壓為了比較同種類或不同種類機器所發岀的噪音 為了協助開發較為安靜的機器設備為了判定機器是否超過噪音規範的上限

9、-機器和設備發出的噪音能達到歐盟的相關標準, 以至於能夠在歐盟國家銷售為何要量測聲功率級聲功率可以描述設備發出的噪音水平，但人的聽覺依 賴於聲壓低聲壓級能減少對聽力的傷害風險，也可以 使設備更好的操作。如果把要安裝機器的聲學環境已 經知道，那麽可以根據設備的聲功率級預估出聲壓級。 例如，已經知道聲功率級LW的機器，安裝在近似有一 個反射面自由場的環境中，可以近似計算出距離設備 中心的聲壓級sound pressure level, Lp(r):Lp(r) = LW - 10log(2nr2) dB與聲壓相反，聲功率是獨立于環境的客觀量。因此, 聲功率是描述和比較機器散發出噪音值的有效量，也 可

10、以作爲輔助開發更低噪音設備的一種工具。爲了保證不同類型機器聲功率測量的準確性，精密 度和再現性，聲功率的測量必須依照相關可接受的標 準和測試規範。聲功率的量測以聲壓為基礎作量測優點：1.快速，可靠地得到結果且易於使用2.高頻率與動態範圍缺點：1.實驗場所需總建設經費較多以聲強為基礎作量測優點：1對實驗場所及背景噪音要求較寬鬆 缺點：1.對於操作者的技術有較高的要求2.實驗時間几長 3.實驗方式較為複雜聲壓法通常用於實驗室內,聲強通常用於戶外聲功率級的量測聲功率級的確定是基於聲壓的測量：被量測的聲源放置在已確定的聲學環境中，已經 了解這個聲學環境中的聲壓和聲強之間的聯係，這樣 基於聲壓的測量可以

11、計算出聲功率。聲強是可以量測出聲功率的直接方法，但是受到 一些缺點的限制。實際測量情況依賴以下：測量的項目數量安裝設備時間與測量操作時間相對精度要求診斷學的運用測試人員 測試環境 投資費用與操作費用相對聲場 Sound Fields聲場 Sound Fields近場-介於聲源和遠場之間的聲波傳遞區域.近 場的聲波變動大,無法以近場的聲壓級量測值 來評估聲源功率.聲源最大尺寸的兩倍距離或聲源一個波長以內區域，均涵蓋在近場內.-遠場-近場以外的區域,涵蓋自由場與迴響場-自由場-聲源輻射區域內，每距離聲源一倍距離, 其聲壓級衰減6dB.迴響場-封閉與半封閉空間，聲波重複並連續自 壁面反射,聲壓級受到

12、反射干擾而產生顯著變 動.如何量測聲功率級(Sound Power Level)ISO 374x Standards (Overview)聲功率級之量測標準General view of the ISO 374x series of standardsStandardAccuracyTest environmentVolume of sourceCharacter of noiseSound power levelsOptional informationISO 3741Precision(Grade 1)Reverberation room meeting specified require

13、mentsPreferably less than 1%of test room volumeSteady, broad-bandIn one or third octave bands.A-weightedISO 3742Steady discrete frequency or narrowbandISO 3743-1ISO 3743-2EngineeringGrade 2)Hard-walled test roomSteady, broad-band, narrow-band or discrete-frequencyA-weighted and in octave bandsOther

14、weighted sound power levelsSpecial reverberation test roomISO 3744Outdoors or in large roomNo restrictions. Limited only by available test environme ntAnyA-weighted and in one or third octave bandsDirectivity information and sound pressure levels as a function of lime; other weighted sound power lev

15、elsISO 3745PrecisionGrade 1)Anechoic or semi- anechoic roamPreferably less than 0.5% of test room volumeISO 3746Survey (Grade3)Outdoors or indoors (i.e. no special test environment)No restrictions. Limited only by available test environmentA-weightedSound pressure levels as a function of time; other

16、 weighted sound pov/er levelsISO 3747No special test environment; source under test not moveableNo restrictionsSteady, broad-band, narrow-band or discrete-freque ncySound power levels in octave bands聲功率級量測的參考標準ISO3744:Acoustics-Determination of sound power levels of noise sources using sound pressur

17、e Engineering method in an essentially free field condition over a reflecting plane.ISO3745:Acoustics-Determination of sound power levels of noise sources Precision methods for anechoic and semi-anechoic rooms.ISO7779(1999):Acoustics-Measurement of airborne noise emitted by computer and business equ

18、ipment.ISO11201:Acoustics-Noise emitted by machinery and equipment.ECMA74:Measurement of airborne noise emitted by Information Technology and Telecommunications Equipment.ISO9296:Acoustics-Declared noise emission values of computer and business equipment.ECMA074 Annex D: Identification evaluation of

19、 prominent discrete tones.ISO 374x Standards (Uncertainty)標準差The largest value of the standard deviation of reproducibility dBISO Standard1/1-Octave Bands Hz125250500lk-4k8kA-wei silted1/3-Octave Bands Hz100-160200-315400 630800 5k6.3k-10kA-wei alite d3741,374231.533743 131.52.51.53743 25339 1)37443

20、1.52.5? 5】） 3745 (Anechoic room)110.513745 (Semi-anechoic Toom)1.51.511.537465Note: 1) Applicable to a source emitting noise with aelatively “flat” spectrum in the frequency range 100 to 10 kHzFactors influencing the choice of the method (standard)FactorInformationISO Standard37413742374337443745374

21、6Size of sourceLarge sources - not movableSmall sources - movableCharactef of noiseSteady - broad-bandSteady - narrowbjuid - discrete frequencyNon-steadvClassification of merhodPrecisionEngmeeringSun-eyApplication of dataNoise control workType TestingComparison of different macliine tvpugComparison

22、of same ma clune【ypesInformation obtained1/1-Octave band levels1/3-Octave band levelsA-weighted levelsOther weightingsDirectivity, liifomiationTemporal patternTest en-ironmentLaborator7 reverberation roomsSpecial reverberation test roomLarge rooms, outdoorsLaboratow anechoic roomsIn situ, indoors, o

23、utdoorsRemark: Not supported| OptionalMandatory?無響室及半無響室簡介(Anechoic Room and Hemi-Anechoic Room )室 響 無其測cb01廣ch一ne擬(A模究 室是研 響部與 無內試二無響室及半無響室的設計無響室及 半应鑒室I 八、曰的差別在 於应缠室 地祓為網 床結構， 而半無響 室地板為 一平坦的 反射平面無響室及半無響室的設計-無響室通常在學他研究炸質的單位偏好使用, 因可排除地板適巡歳療差，對待測物本 體可做較為精準的計算及預測-半無響室通常為了模擬，待測物_實際在地扳上 垛作旳狀況，所以較常爲蕾孚業:断藝

24、 汽 葷載造業所便用無響室及半無響室的設計外圍具高穿透損 失特性的隔音板 以阻絕外部噪音 傳入內部上下四周均 佈滿吸音材料,並 設計特殊形狀（楔型）-為阻絕地板低頻 振動的干擾，加入 隔設計多功能振动噪音分析系统Multi-analyzer System生產商:B&K規格:2个模块(17个输入通道2个输出通道,每个通道的分 析带宽最高可达204.8KHZ,每个通道都可使用独力的 1个或2个24位A/D转换器)B&K 3560CB&K 4190+26691/2” 麦克风 1/2” Microphone生產商:B&K規格:直径(英寸):1/2灵敏度(mV/内):50极化电压(V):200频率响应土 2dB(Hz):3.1520,000动态范围(配前置放大器)(dB(A)dB):15147(2669)声级校准器 Sound Level Calibrator生產商:B&K規格:提供频率IKH