声学测量5资料

第四章振动与噪声测量一、噪声的评价方法二、振动测量三、机器噪声测量四、交通噪声测量一、噪声的评价方法1、概念各种不同频率和声强的声音的杂乱无规律组合。使人烦躁、讨厌、不需要的声音。按频谱特性分：窄带噪声、宽带噪声白噪声：各等带宽的频带所含噪声能量相等的噪声，其频谱与白光的频谱分布类似。粉红噪声：在较宽的频带范围内，各等比带宽所含能量相等的噪声，低频成分较多，其频谱与粉红色光的频谱分布类似。

2、物理量度（客观评价）用客观指定的物理量分析噪声辐射的大小、性质（1）强度：用声压作为衡量其大小的尺度。（2）频谱：

f—横坐标；p—纵坐标

②声级(A、B、C声级)：主观加权。3、人的主观评价考虑到人的主观效应进行的评价（1）响度L，单位为“宋”规定：40dB的1000Hz纯音的响度为1宋（2）响度级：某一声音与1kHz的纯音一样响时，该纯音的声压级称为与其比较的噪声的响度级，单位：昉。响度级每增加10方，响度增加一倍（拟人感觉）。

--响度

--响度级右图与的对照关系90807060503216842等响曲线人耳非常特别，不同频率下相同声压级的声音听起来不一样响。同样50dB的声音，低频、高频听起来没有中频听起来响，而低频63Hz的70dB的声音，和1000Hz的50dB的声音，或和8000Hz的60dB的声音听起来一样响。把频率从20-20KHz听起来一样响的单频率声音的声压级画成一条曲线，叫做等响曲线。1933年首测该曲线，1956年在自由场精测，被ISO采用。同响度级点的连线同响度级点的连线**人耳对2000~5000Hz最敏感；**人耳对<100Hz低频不敏感；**人耳对2000~5000Hz最敏感；**人耳对<100Hz低频不敏感；**强噪声下，人耳难区分高低频。4、计权网络（主观加权：等响曲线是计权网络的依据）A计权：模拟人耳40昉纯音响应，代表低声级的响度感觉，近人耳：dB（A）；B计权：模拟人耳70昉纯音响应，代表中声级的响度感觉，不常用：dB（B）；C计权：模拟人耳100昉纯音响应，代表高声级的响度感觉，近线性：dB（C）；D计权：等噪度曲线，航空应用。声级：通过计权网络读出的声压级，称为声级。如：A声级、B声级，计作SLA=45dB，或45dB（A）。声压级与声级的区别：*声压级是客观声音的大小。*声级是主观评价量，是考虑人耳的效应而加计权网络得到的。计权声压级：从等响度曲线出发，在声测量仪器中添加频率计权网络，使得仪器的输出能近似地表达人耳对声音响度的感觉。通常设置A、C两种计权网络

按等响曲线40方的纯音响应设置计权网络，称为A计权，它较好地模仿了人耳对低频段(500Hz以下)不敏感、对1000～5000Hz敏感的特点；在噪声测量中，使用最广泛的是A声级，国际上已把A声级作为评价噪声的主要指标。此外，也有C计权网络，按等响曲线100方的纯音响应设置计权网络，其计权接近水平，有时表示总声压级。

二、振动测量1.振动定义：在某一平衡位置的往复运动。2、振动测量范围（1）振动试验基本环境试验、工程设计试验等。（2）机器状态监测和故障诊断测量机器在良好状态下的特征频谱和通过在一段时间内测量振动、监视频谱分量的任何变化。（3）结构分析利用振动测量确定某一结构的动态性能的有效实验方法。（4）人体振动测量测量传到人体上的振动。3、振动参数位移速度加速度研究加工精度——测量位移研究振动功率——测量速度研究振动引起的声辐射——测量速度研究机械损伤——测量加速度。振动传感器：

位移传感器速度传感器加速度传感器振动位移传感器常用振动位移传感器有电容式、电涡流式及电感式电容式传感器：灵敏度高、频率范围宽、非接触式测量、受环境温度影响；测量范围0.001～0.1mm。电涡流式位移传感器：灵敏度高、频率范围宽、非接触式测量、线性范围大、抗干扰能力强、不受油污等介质影响；测量范围从±0.5mm到±10mm不等；测量频率范围0~5kHz电感式传感器：输出功率大、性能稳定、精度高、易受温度与磁场影响；测量范围10~20mm。振动速度传感器振动速度传感器为磁电式速度计，分为绝对速度传感器与相对速度传感器两类。

如果将壳体固定在一试件上，通过压缩弹簧片，使顶杆以力顶住另一试件，则线圈在磁场中运动速度就是两试件的相对速度，此时的速度计就成为相对速度计。磁电式绝对速度计磁电式相对速度计绝对式速度计的固有频率应该尽可能低,但不能太低。一般为10～15Hz，其可用频率范围一般为15～1000Hz振动加速度传感器加速度传感器有：应变式、压阻式、压电式。应变式加速度计2－阻尼液；3－悬臂梁；4－应变片；5－质量块优点：低频响应好；可测量直流信号（匀加速度）；液体阻尼可消除高频受激振动的影响。缺点：固有频率大大低于压电式。压阻式加速度计1－引线电极；2－扩散的电阻；3－质量块优点：体积微型化，外形可小于1mm；频率响应范围宽（0～1.5MHz）；灵敏度大于应变式加速度计数倍乃至数十倍；测量精度一般在0.1%~0.05%之间。缺点：受温度影响大。振动加速度传感器目前采用的加速度传感器大多数为压电式加速度计压电式加速度计有压缩型、剪切型、弯曲型以及它们的组合。各型的主要差别是压电晶体承受应力的形式不相同。

a)中央压缩型b)环状剪切型c)三角剪切型优点:尺寸小、重量轻、坚固性好，测量频率范围一般可达1Hz～

22KHz；测量加速度范围为0～2000g，温度范围为－150～＋260℃,输出电平为5~72mv/g.缺点:低频性能差、阻抗高、测量噪声大。压电晶体质量块

常见压电加速度计三、机器噪声测量1.测试声场条件2.传声器选择3.仪器、操作人员及环境影响4.测试结果

1.测试声场条件

●

在消声室或混响室中进行。

●测点离机器表面1m，离地表高1.5m。

●在作这种测试时，必须详细注明测点位置。2.传声器选择

●在自由场条件下，选用声场型传声器；●在扩散场条件下，选用声压型传声器。在扩散场中测试，要求测试传声器是全指向性的，只有这样才能准确反映扩散声场的特点。传声器愈小，全指向性能愈好，因而应采用小尺寸传声器。但其缺点是传声器愈小，灵敏度愈低，要达到全指向性又有高灵敏度的要求，可以在小尺寸测试用电容传声器上加一个无规入射校准器，使用时可以将传声器保护罩取下，装上无规入射校准器，在频率10kHz范围内能得到较好的全指向性。3.仪器、操作人员及环境影响

在现场测量中，一般主要测试仪器就是声级计，在使用前，必须用活塞发生器（或声级校准器）对声级计进行校正。

声级计是便携式仪器，一般由人在噪声场内进行操作，人和仪器的存在会影响室内声场，因此应采用延伸电缆或将声级计配以延伸杆装于三脚架上而操作人员站在声级计后约50cm的地方。除此以外，还必须注意环境影响：大气压、温度和湿度.4.测试结果详细记录测量结果是测试工作的重要组成部分,现场测试要求事先按测试内容列好表格,实际测试时可以直接在表上填写，包括以下几项：●测试目的

●被测机器有关数据包括：机器型号、负荷情况、转速、功率

●测试仪器及校准设备（型号、制造号等）；

●大气压、湿度、温度及本底噪声；●测试环境及测试地点草图；

●所用计权网络及表头检波特性；●实验数据记录。四、交通噪声实时监测

（一）实验目的1．了解噪声的量度和评价；2．熟悉用声级计测量噪声声级和频谱的方法。

常用频带宽度为倍频程和1/3倍频程中心频率频率范围中心频率频率范围31.522.4～451000710～14006345～9020001400～2800125905600250180～35580005600～11200500355～7101600011200～22400中心频率频率范围中心频率频率范围2522.4～28800710～90031.528～35.51000900～11204035.5～4512501120～14005045～5616001400～18006356～7120001800～22408071～9025002240～280010090～11231502800～355012511245001601405600200180～22463005600～7100250224～28080007100～9000310280～355100009000～11200400355～45012500112005601600014000710倍频程中心频率与频率范围1/3倍频程中心频率与频率范围测量各个频带的声压级在某一频带中，声音的声压级称为该频带声压级讨论频带声压级时应该指明频带的宽度（二）测量要求用声级计测量噪声时，要合理选择测点，正确读数和记录以及考虑测量环境条件的影响。（1）根据噪声测量的对象，选择合适的时间和测点。测量交通噪声应选择在交通噪声比较稳定的时间内，测点按有关测量标准中的规定选择。（2）选择合适的测量环境，尽量避免环境和气象因素的影响。测交通噪声时，在选定的测量位置上声级计放在靠公路一侧的人行道上，传声器在离地面1.2m高处，其距反射面距离一般应不小于2m。测量过程中要防止非测量人员围观，以避免形成的“人墙”和他们说话声等对测量结果的影响。另外，测量时的天气应无雨、风力不超过五级，以避免风对测量结果的影响，传声器要加防风罩。（3）正确使用声级计，恰当选择档位。

测量前，要检查实验中所用仪器的性能，对声级计要做必要的校准、检验工作。然后针对实验中你所使用声级计的要求进行正确的操作。（三）测量仪器——声级计

声声级计，又叫噪声计，是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器，它是声学测量中最常用的基本仪器。随着噪声普查和环境保护工作的全面开展，机器制造行业已把噪声作为产品的重要质量指标之一，礼堂和体育馆等建筑物不仅仅要求造型美观，也追求音响效果，这些都使得声级计的应用越来越广泛。

现在它不仅应用在声学和电声学测量中，而且已经广泛应用于机器制造、建筑设计、交通运输、环境保护、医疗卫生以及国防工程等各个领域，成为几乎所有部门都必须具备的声学测量仪器。为了使世界各国生产的声级计的测量结果互相可以比较，国际电工委员会（IEC）制定了声级计的有关标准，并推荐各国采用，1979年5月在斯德哥尔摩通过了IEC651《声级计》标准。

2002年国际电工委员会(IEC)发布了IEC61672-2002《声级计》新的国际标准。我国根据该标准制定了JJG188-2002《声级计》检定规程。

新的标准将声级计分为：

1、测量指数时间计权的通用声级计；

2、测量时间平均声级的积分平均声级计；

3、测量声暴露的积分声级计。

精密型普通型0级——实验室仪器（±0.5dB）Ⅰ级——声学研究（±0.7dB）Ⅱ级——现场测量（±1.0dB）Ⅲ级——监测普查（±1.5dB）

按精度台式声级计

按体积便携式声级计袖珍式声级计模拟指示声级计

按指示方式数字指示声级计最常用的噪声测量仪器是声级计。声级计结构：传声器放大器衰减器计权网络检波器滤波器指示器附件等

待测信号

接受设备

中间设备

测试结果

读出设备

（四）实验内容与要求：1．内容：用声级计测量市区交通运输干线上的交通噪声。12测点2．要求（1）做好测量前的准备工作；（2）测量时，每隔5秒钟读数一次，共读200次，并认真记下测量结果；（3）记下测量的起止时间；（4）画出测量位置的平面草图；（5）根据所测数据计算统计声级及等效连续声级和标准偏差。

由于城市交通噪声是随机噪声，因此对其测量数据的处理必须使用统计方法、能量平均方法，否则无法对其作出正确的量度和评价。（1）统计声级

表示在整个测量时间内有10%的时间的声级超过此声级。如果等时间间隔取样，即表示有10%的声级高于此声级，其余90%的声级低于它，则表示平均噪声的峰值。（五）数据处理（2）统计声级表示在整个测量时间内有50%的时间的声级高于此声级。如果等时间间隔取样，即表示有50%的声级数据高于此声级，而其余的50%的声级低于它，则相当于平均噪声级。（3）统计声级表示在整个测量时间内有90%的时间的声级高于此声级，如果等时间间隔取样，即表示有90%的声级高于此声级，而其余的10%的声级低于此声级。它相当于本底噪声级。

以上三种统计声级的计算方法是：将测得的所有数据从大到小排列起来，然后从大开始数，所有数据10%处的数据就是，依次50%处的数据就是，而90%处的数据就是。（4）统计值标准偏差定义为：式中：为测量的第i个声级;

为测得的所有声级的算术平均值。（5）等效连续声级

作为以听力保护为目的环境噪声评价方法不只是着眼于瞬时声级的高低，而是基于噪声暴露的概念上。在噪声暴露的整个过程中，声级是起伏的。对于这种噪声的评价方法一般采用等效连续声级。这一方法的实质是把变化的一段时间的作用结果，等效成一个固定不变的声级在上述同样长时间内的作用结果，实际上等效连续声级的数值是声能的平均值，即：式中：是t时刻所测量的瞬时A声级；

T是噪声暴露时间。

在实际中测量时间间隔不可能无限小，因此进行有限的等时间间隔取样。此时间间隔为5秒钟，这样上式化为：式中：为第i次测量值；

n为测量总次数。

此式实际上是声级平均表达式，所以也叫平均A声级，记作：这里，是测得的各次瞬时声级按能量迭加法则求得的总A声级适用情况理想值（Leq）dB（A）最大值（Leq）dB（A）位置睡眠交谈思考听力保护35、45、7550、60、90寝室办公室4．噪声的标准规范1）

环境噪声允许标准

五、噪声的标准规范（1）

环境允许标准（2）

工业噪声标准每个工作日接触噪声时间允许噪声dB（A）842185889194最高不得超过115dB（A）8421

90939699

六、压电加速度计电声性能参数测量实验

（一）实验目的掌握加速度计的比较校准方法，熟悉有关测振仪器的使用。

（二）加速度计的灵敏度压电加速度计的灵敏度用电压灵敏度或电荷灵敏度表示：