机械工程测试技术CH9

单击此处编辑母版文本(wénběn)样式第二级第三级第四级第五级1第9章噪声(zàoshēng)的测量NoiseMeasurement9.1概述9.2噪声的度量9.3噪声测量常用仪器及测量方法9.4噪声的控制及利用返回精品资料9.1概述(ɡàishù)声音是在某种弹性介质中的一种(yīzhǒnɡ)振动过程介质的基本类型有三种：气体、液体、固体声波（振源频率在20~20000Hz时，人的耳朵可以听到）次声波（振源频率低于20Hz时，人耳无法听到)超声波（振源频率高于20000Hz时，人耳无法听到）噪声：人们不需要的声音精品资料机械设备噪声的起因：1、空气动力性噪声——空气振动产生2、结构性噪声——固体振动产生3、电磁性噪声——电磁在气隙中感应(gǎnyìng)产生交变力而引起噪声对人的危害(wēihài)1、干扰休息和睡眠、影响工作效率2、损伤视听觉器官精品资料9.2噪声(zàoshēng)的度量声场(shēnɡchǎnɡ)：声波传播的空间自由声场：允许声波在任何方向作无反射自由传播的空间半自由声场：仅以地面作为反射面，而其余方向均符合自由声场的条件混响声场：允许声波在任何方向作无吸收传播的空间半混响声场：边界上既不完全吸收，也不完全反射声波的空间精品资料声压(shēnɡyā)与声压(shēnɡyā)级声压(shēnɡyā):指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，单位为Pa（帕）。听阀声压:指正常人刚能听到的1000Hz声音的声压为2×10-5Pa，并规定为基准参考声压，记为p0。声压级:是一个相对比较的量纲一的量（无量纲量）。相对于声压p的声压级L

p定义为dBp0为基准参考声压精品资料单击此处编辑母版标题(biāotí)样式常见(chánɡjiàn)的声压级的范围精品资料声强(shēnɡqiánɡ)与声强(shēnɡqiánɡ)级声强:在传播方向上单位时间(shíjiān)内通过单位面积的声能量，以I表示，单位为W/m2。声强是矢量，有方向有大小。声强级LI:声强与参考声强I0(取I0=10×10-12W/m2）的比值常用对数的10倍来表示，称为声强级LI（单位为dB），也是一种量纲为1的量，定义为dB对于球形声源,传播过程中没受到任何阻碍，也不存在能量损失,则声强随着与声源距离的平方而减小W精品资料声功率及声功率级声功率(W):声源在单位(dānwèi)时间内发射出的总能量，单位(dānwèi)为W;声功率级(Lw):声功率(W)与参考基准(jīzhǔn)声功率W0(取W0=10-12W)的比值常用对数的10倍来表示，声功率级LW（单位为dB）精品资料通用语言(yǔyán)与若干乐器输出功率值的近似值声源峰值功率/W男生会话女生会话单簧管低音提琴钢琴管乐器37in×36in的低音鼓75件乐器的交响乐2×10-34×10-35×10-216×10-227×10-231×10-225.070~100精品资料响度和响度级是根据人耳的特性，仿照声压和声压级的概念(gàiniàn)引出的与频率有关的反映主观感觉的量，单位分别是宋和方。1宋为40方的响度级，即1宋是声压40dB、频率(pínlǜ)为1000Hz的纯音素产生的响度。响度(宋)响度级(方)噪声的响度及响度级精品资料纯音(chúnyīn)的等响曲线-100102030405060708090100110120130140-2030501003008002000800040200200500400010000102030405060708013012011010090MAF方方频率(pínlǜ)/Hz等响曲线图声压级/dB精品资料多声源的噪声(zàoshēng)强度Wi表示(biǎoshì)第i个声源的声功率。第i个声源的声强两个以上相互独立的声源，同时发出来的声功率和声强可以代数相加，即W=W1+W2+W3+···+Wi+···+Wn

I=I1+I2+I3+···+Ii+···+In总声功率级:总声强级:精品资料从声压及声压级出发，当两个(liǎnɡɡè)以上的噪声同时存在时，如果从n个声源(shēnɡyuán)发出的噪声（或是由同一声源(shēnɡyuán)发出的噪声频谱中的各频率成分），且互不相干，则合成噪声的总声压p为由此得:精品资料2/4/2023噪声(zàoshēng)的分析方法与评价1.噪声(zàoshēng)的频谱分析(1)倍频程分析目的:了解其频率组成及相应能量的大小，从中找出噪声源，进而控制噪声。原理: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。采用倍频程分析时，相差n个倍频程时两个中心频率之间的关系为n是正数，其值越小，频程分得越细。精品资料(2)频谱分析(fēnxī)只有单频率(pínlǜ)的声音称为纯音。由强度不同的许多频率纯音所组成的声音称为复音，组成复音的强度与频率的关系图称为声频谱，简称频谱。低频噪声指噪声频谱中最高声级分布在350Hz以下；中频噪声指最高声级分布在350~1000Hz中间；高频噪声（1000Hz以上）。噪声频谱表示一定频带范围内声压级的分布情况。频谱中各峰值所对应的频率（带）就是某种声源产生的，找到了主要峰值声源就为噪声控制提供了依据。人说话声音的波形与频谱精品资料2.声级计的频率计权网络(wǎngluò)从等响度曲线出发，在测量仪器上通过采用某些滤波器网络，对不同频率的声音信号(xìnhào)实行不同程度的衰减，使得仪器的读数能近似地表达人对声音的响应，这种网络称为频率计权网络。A计权网络是效仿倍频程等响曲线中的40方曲线，较好地模仿了人耳对低频段(500Hz以下)不敏感，而对于1000～5000Hz声敏感的特点，与主观反映接近，测量中应用广泛，作为评价噪声的标准。B计权网络是效仿70方等响曲线，对低频有衰减。C计权网络是效仿100方等响曲线，所用频率的声音近于一样程度的通过，基本上不衰减，因此表示总声压级。LA=LB=LC时，噪声高频成分较突出；LC=LB>LA时，中频成分较突出；LC>LB>LA时，噪声是低频特性。当读数精品资料3.等效连续声级(shēnɡjí)与噪声评价标准如果考虑噪声对人们的危害程度，则除了要注意噪声的强度和频率之外，还要注意作用(zuòyòng)的时间。反映这种作用(zuòyòng)效果的噪声量度叫做等效连续声级。我国工业企业噪声检测规范（草案）规定：稳定噪声，测量A声级；不稳定噪声，测量等效连续声级，或测量不同A声级下的暴露时间。等效连续声级可表示为瞬时声强某段统计时间总和基准声强某一间歇时间内的A声级精品资料以每个工作日8h为基础，低于78dB的不予考虑，则一天(yītiān)的等效声级可按下式近似计算：第n段声级Ln一个工作日的总暴露(bàolù)时间，minn的取值需查表N(段)12345678中心声级Ln/dB(A)80859095100105110115暴露时间In/minT1T2T3T4T5T6T7T8中心声级与暴露时间精品资料如果一周工作六天，每周的等效连续(liánxù)声级可按下式近似计算：第n段声级Ln一周的总暴露(bàolù)时间，n的取值需查表噪声的分析方法与评价(12/14)精品资料例：测量某车间的噪声，有4h中心声级为90dB(A)，有3h中心声级为100dB(A)，有1h中心声级为110dB(A)，试计算一天内的等效(děnɡxiào)连续声级。解：车间(chējiān)等效声级为N(段)12345678中心声级Ln/dB(A)80859095100105110115暴露时间In/minT1T2T3T4T5T6T7T8中心声级与暴露时间噪声的分析方法与评价(13/14)精品资料9.3噪声(zàoshēng)测量常用仪器噪声(zàoshēng)的测量主要是声压级、声功率及其噪声(zàoshēng)频谱的测量。一套声压级测量仪器包括传声器、声级计、频率分析仪、校准器等。1.传声器传声器是将声波信号转换为相应的电信号的传感器。原理：由声造成的空气压力推动传声器的振动膜振动，进而经变换器将此机器振动变成电参数的变化。精品资料(1)电容式传声器精密测量(cèliáng)中最常用的一种传感器，其稳定性、可靠性、振性，以及频率特性均较好。电容式传感器幅频特性平直(pínɡzhí)部分的频率范围约为10Hz~20kHz。原理：极距变化型电容传感器。精品资料壳体上开有毛细孔，用来(yònɡlái)平衡振膜两侧的静压力，以防止振膜破裂。振膜厚度在0.0025~0.05mm之间，它在声压的作用(zuòyòng)下发生变形位移，起着可变电容器动片的作用(zuòyòng)可变电容器的定片是背级,其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅电容式传声器etRet毛细孔内腔背级振膜阻尼孔绝缘体动态的应力变化（声压）很难通过毛细孔而作用于内腔，从而保证仅有振膜的外侧受到声压的作用。精品资料(2)动圈式传声器精度较低，灵敏度也较低，体积大，但输出阻抗小，所以接较长的电缆(diànlǎn)也不降低其灵敏度。动圈式传声器磁铁磁铁阻尼罩壳体振膜线圈在声压的作用下，振膜和线圈移动并切割磁力线，产生感应(gǎnyìng)电动势。同线圈移动速度成正比。精品资料(3)压电式传声器压电式传声器膜片较厚，其固有频率较低，灵敏度较高，频响曲线平坦，结构简单(jiǎndān)，价格便宜，广泛用于普通声级计中。压电式传声器原理图壳体绝缘材料输出后板双压电晶体弯曲梁金属膜片静压力平衡管膜片受到声压作用而变位时双压电元件产生变形，在压电元件梁端面(duānmiàn)出现电荷精品资料2.声级计声级计是噪声测量(cèliáng)中测量(cèliáng)声压的主要仪器。它是用一定频率和时间计权来测量(cèliáng)噪声的一套仪器。精品资料声级计方框图传声器衰减器放大器放大器衰减器均方根值检波器指示(zhǐshì)表头计权网络声压(shēnɡyā)外接记录仪ABCLABCL外接滤波器声级计的工作原理精品资料3.声级计的校准(jiàozhǔn)原理：由电池供电的电动机通过凸轮使两个对称的活塞作正弦移动(yídòng)，造成空腔中气体体积的变化，使腔内产生标准的正弦变化的声压，被校的传声器置于空腔的一端。简单而便宜的校准方法。用一个精确标定过的扬声器在一个声耦合腔中产生1000Hz的精确给定声压级的声压，作为作用在传声器振膜上的标准信号。(1)活塞发生器校准法活塞发生器校准法是一种现场常用的精确、可靠且简便的方法，它主要适用于低频校准（几赫兹到几十赫兹）。(2)扬声器校准法精品资料(3)互易(hùyì)校准法互易校准法适用于中频范围可听声的传声器校准，该方法(fāngfǎ)准确度高，声学测量实验室普遍采用。互易校准法既可测定传声器的压力响应，也可测定其自由场响应。(4)静电激励校准法该方法适用于较高频率的扬声器校准。它是将一个绝缘的栅状金属板置于传声器振膜之前，并使两者之间的距离尽量小。(5)置换法置换法是用一个已知频率响应的精确基准声级计来校准使用的声级计。校准时，将两个声级计分别测量同一声压，从两声级计测量结果的差别可以确定待校声级计的频率响应。精品资料噪声(zàoshēng)分析仪器频率分析仪实时频率分析仪器精品资料噪声(zàoshēng)测量方法噪声测量(cèliáng)应注意的问题(1)测量部位的选取：一般测点选在距机械表面1.5m，并离地面1.5m的位置。作为一般噪声源，测点应在所测机械规定表面的四周分布，且不少于4点。(2)测量时间的选取：当测量城市街道达到环境噪声时，白天的理想测定时间为16h，即从早上6点至晚上10点。测夜间的噪声，取8h为宜，即从晚上10点至第二天早上6点。(3)本底