第9章噪声的测量

第9章

噪声的测量

学习目标1.了解评价噪声的主要技术参数；2.了解噪声测量仪器的原理和应用，能够正确使用声级计进行噪声的测量。学习难点噪声评价的主观因素，包括频率集权网络、等效连续声级等。

9.1

噪声测量的主要参数

9.1.1声压

在进行噪声测量时，常用声压级、声强级和声功率级表示其强弱，用频率或频谱表示其成分，也可以用人的主观感觉进行量度，如响度级等。

声波是在弹性介质中传播的疏密波即纵波，其压力随着疏密程度变化。声压是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，单位为N/m2，即帕(Pa)。

听阈声压

P0=2*10-5Pa痛阈声压

P0=20Pa9.1.2

声强

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，单位为W/m2。

对于球形声源，假设声源在传播过程中没有受到任何阻碍，也不存在能量损失。当声压Pa为常数时，两个任意距离r1和r2处的声强为I1和I2，则有：这表明在距声源的不同距离的两点上的声强与两个距离的平方成反比。

9.1.3声功率

声功率是声源在单位时间内发射出的总能量，用W表示，单位为瓦(W)。一般声功率不能直接测量，而要根据测量的声压级来换算。

表9-1

通用语言与若干乐器输出声功率值的近似值声源峰值功率男生会话2×10-3女生会话4×10-3单簧管5×10-2低音提琴16×10-2钢琴27×10-2管乐器31×10-237in×36in的低音鼓25.075件乐器的交响乐70～100如果把这些声源的声功率与一些常用的小型设备所消耗的能量进行比较，如日光灯40W，烘炉500W，台式电风扇60W，小搅拌器100W，小手电筒1W等等。显然，人的耳朵是一种灵敏度特别高的声音探测器。

9.1.4声压级、声强级和声功率级

声压级表示声压与准参考声压P的相对关系，记为LP，即声强级表示声强与参考声强I0（取I0=10-12W/m2）的相对关系，记为LI，即声功率级表示声功率W与参考基准声功率W0（W0=10-12W）的相对关系，记为LW，即

9.1.5多声源的噪声级合成

1总声功率和总声强分别为为2总声功率级和总声强级分别为3当两个以上的噪声同时存在时，若声压的有效值分别为P1,P2,…,Pn，则相应的声压级LP1,LP2,…,LPn为合成噪声的总声压为由此得总声压级N个噪声级相同的声源当两个不同噪声极L1和L2同时作用，且L1>L2时，则从噪声极L1到总噪声级L的附加值△L可由下式:附加噪声级公式的推导

首先找出其中两个最大声级的分贝差△=L1－L2，再求出对应的附加值△L，然后把它加在分贝数较高的级值L1上就得到合成后的级值L。重复使用上述规则进行运算可以求出两个以上的级值合成的总声级值，直到加至两个噪声级相差10dB以上时为止。两个以上噪声源的总声压级的合成，可按如下方法进行:表9-2

噪声合成时声级的附加值噪声级差△=L1-L2(dB)01234567附加值△L(dB)32.52.11.81.51.21.00.8噪声级差△=L1-L2(dB)89101112131415以上附加值△L(dB)0.60.50.40.30.30.20.20.1

[例]两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1=

96dB，Lp2=93dB，由于Lp1－Lp2=3dB，查曲线得ΔLp=1.8dB，因此Lp总＝96dB+1.8dB＝97.8dB。两噪声源的叠加曲线Lp1－Lp2/dB∆Lp/dB掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关。例如，有8个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图两两叠加而得。任选两种叠加次序如下：9.2噪声的分析与评价

9.2.1噪声的频谱分析

通过频谱分析可以了解噪声的频率组成及相应的能量大小，从中找出噪声源。

倍频程:

两个频率相差一个倍频程意味着其频率之比为2，相差2个倍频程即为22

。相差n个倍频程时，两个频率之间有关系式：

1/3倍频程:

1:21/3:22/3:2噪声由许多频率和强度不同的成分组合而成，其频谱中声能连续分布在宽广的频率范围内，成为一条连续的曲线，称为连续谱。

乐器频谱是由一系列分离频率成分所组成的声音，其频谱为离散谱。噪声频谱中最高声级分布在350赫兹以下的称为低频噪声；最高声级分布在350～1000赫兹中间的称为中频噪声；最高声级分布在1000赫兹以上的称为高频噪声。

9.2.2

噪声的响度分析及评价

人的耳朵对高频声波敏感，对低频声波迟钝。为了把客观的物理量与人耳的感觉统一起来，引入一个综合的声音强度的量度——响度、响度级。

1.纯音的等响曲线、响度及响度级

表达了典型听者认为响度相同的纯音的声压级同频率的关系

1宋为40方的响度级，即1宋是声压40dB、频率为1000Hz的纯音所产生的响度。响度由40方开始，每增加10方，响度增加一倍，即40方为1宋，50方为2宋，60方为4宋，70方为8宋。

9.3噪声测量仪器

噪声的测量主要是声压级、声功率级及其噪声频谱的测量。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。声功率级不是直接由仪器测量出来的，是在特定的条件下通过测量的声压级计算出来的。

9.3.1传声器

传声器是将声波信号转换为相应电信号的传感器。

其原理是用变换器把由声压引起的振动膜振动变成电参数的变化。根据变换器的形式不同，常用传声器有电容式、动圈式、压电式和永电体式等。

电容式传声器的结构和工作原理

图中振膜是一张拉紧的金属薄膜，厚度在0.0025～0.05mm之间，它在声压的作用下发生变形，起着可变电容器动片的作用，可变电容器的定片是背级，背极上有若干个经过特殊设计的阻尼孔。振膜运动时所造成的气流将通过这些小孔产生阻尼效应。壳体上开有毛细孔，用来平衡振膜两侧的静压力，以防止振膜的破裂，而动态的应力变化(声压)很难通过毛细孔作用于内腔，从而保证仅有振膜的外测受到声压的作用。

动圈式传声器的结构和工作原理

动圈式传声器的结构如图所示，一个轻质振膜的中部有一个线圈，线圈放在永久磁场的气隙中，在声压的作用下，振膜和线圈移动并切割磁力线，产生与线圈移动速度成正比的感应电势。

压电式传声器结构和工作原理

图中金属膜片与双压电晶体弯曲梁相连，膜片受到声压作用而变形时，双压电元件也产生变形，在压电元件梁端面产生电荷。通过变换电路可以输出电信号。

9.3.2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。声级计的工作原理如图(声级计方框图)所示。被测的声压信号通过传声器转换成电压信号，然后经衰减器、放大器以及相应的计权网络、滤波器，或者输入记录仪器，或者经过均方根值检波器直接推动以分贝标定的指示表头。

9.4.1噪声测量应注意的问题9.4噪声测量的应用1.测量部位的选取

测点选在距机械表面1.5m，并离地面1.5m的位置。若机械本身尺寸很小(如小于0.25m)，测点应距所测机械表面较近，如0.5m，但应注意测点与测点周围反射面相距在2～3m以上；机械噪声大，测点宜取在相距5～10m处，对于行驶的机动车辆，测点应在距车体7.5m，并高出地面1.2m处；相邻很近的两个噪声源，测点宜距噪声源很近，如0.2m或0.1m。如果研究噪声对操作人员的影响，可把测点选在工作人员经常所在的位置，以人耳的高度为准选择若干个测点。2.测量时间的选取

测量各种动态设备的噪声，当测量最大值时，应取起动时或工作条件变动时的噪声，当测量平均正常噪声时，应取平稳工作时的噪声，当周围环境的噪声很大时，应选择环境噪声最小时(比如深夜)