第四章.噪声监测

第四章噪声测试和监测教学目的1.噪声测量方法和测量仪器、测试环境(C：理解)2.噪声测量方法(B：识记)B、教学重点(1)噪声测量的物理量(2)常用的噪声测量仪器(3)声学测试环境(4)环境噪声测量方法和测量项目①城市噪声测量方法和测量项目；②工业噪声测量方法和测量项目；③航空噪声测量方法和测量项目。C、教学难点1、噪声测量的适用环境条件、方法。2、不同的噪声测量方法。D、教学用具多媒体——幻灯片E、教学方法讲授法F、课时安排2课时G、教学过程一、常用测量仪器1、声级计其声学指标必须符合国际电工委员会（IEC）规定指标，即普通声级计按123号文件，精密声级计按179号文件。有A、B、C、D计数开关。国内生产厂家有：江西红声四林厂ND2、ND10等。湖南衡阳仪表厂JS-1等。国际上：丹麦B&K公司2203、2209型精密声级计。组成：传声器、输入放大器、输入衰减器、计数网络、输出衰减器、输出放大器、电表电路（检波）、电源。几种不同功能的声级计：①脉冲声级计用于测脉冲或冲击声。其“脉冲保持”功能，能将测量结果在电表指示上保持30min钟（有效值）。其“峰值保持”功能，对于100μs持续期的短脉冲能正确指示它的峰值且同样可保持30min（瞬时最大值）。②数字式声级计直接数字显示结果，经BCD码输出，可连其他分析仪器或电子计算机进行信号处理。分辨率不低于0.1dB，具有最大声级保持显示方式。③积分式声级计如B&K2218，直接显示出某一测量时间内被测噪声的等效连续声级。④一般精密声级计如ND2，详细介绍是实验指导书。2、频率分析仪常用倍频程或1/3倍频程滤波器。等对数带宽式频率分仪器，如B&K1613、1616倍频程数1或1/3对于倍频程滤波器：，b.恒定带宽频率分析器每个频带所包含的频率数是恒定的。适用于检验产品噪声等精确分析，但要求被测噪声频率十分稳定。如B&K2010外差式分析器。c.恒定白分带宽式频率分析器频带宽随频率增加而增宽。适用于测量分析不太稳定的噪声。能测出各谐波成分的相对大小，只要基频的变化范围在通带之内，各治谐波的变化范围就绝对超不出相应的通频带。其精度，实际应用已足够。d.实时分析仪能捕捉瞬时即逝的信号，能在极短时间内显示出声信号的A声级，总声级和频谱。3、自动记录仪（电平记录仪）如：B&K2305、2306、2307江西4380厂的NJ3型电平记录仪记录频谱或声级随时间变化情况在记录纸上，控制笔速、纸速、信号幅值等。4、磁带记录仪将电讯信号记录在磁带上，以便带回室内分析。与一般录音机的区别：平直的频率响应范围更宽。动态范围和信噪声比要求更高。家用录音机其录声放大器中常有自动音量控制，故不能作声学测量用。选用指标：磁带速度（快好），高频上限（高好），频率范围（宽好），视具体要求而定（经济因素）。频率响应愈平愈好，信噪比愈大愈好。5、噪声自动监测系统组成：声级计基本电路、单极微机、显示屏、无线电数字通信设备。处理分析输入的噪声电信号并存入贮存器处理分析输入的噪声电信号并存入贮存器在得到监控中心的指令时发射到监测控制中心，将数据由计算机根据需要加工处理，打印结果6、噪声分析仪如衡阳仪表厂的HY901型噪声分析仪，可对现场噪声作快速、精确分析测量，能显示和打印瞬时声级SPL、Leq、暴露声级SEL、Q、LN（N=1、5、10、50、90、95、99）、噪声概率分布和累计分布图表。根据需要，还可扩展功能。（灵敏度50mV/Pa，频响：31.5Hz~12.5KHz±2dB、A计数。时间计数：F（200ms）、S（500ms）。采样特性速率为0.5、1、2、3、5、10s，采样数：1<n<224。二、测量方法由于噪声的时空变化很复杂，监控目的也有很大程度的不同，故有各自相应的不同测量方法。1、工业噪声测量（1）测点选择：a.机器设备噪声测量一般遵照相应测试规范进行（包括国家标准、部频标准、专业规范）。测点选取原则：小型机器（最大尺寸≤30cm），测点距表面30cm。中型机器（0.5m≥最大尺寸>30cm），测点距表面0.5m。大型机器（最大尺寸>0.5m），测点距表面1m。特大型或有危险性的设备则可选更远些的测点。对空气动力性机械，如测量进排气噪声时，进气口噪声测点应取在进气口轴向，距管口平面0.5m或1m（或等于一个管口直径d）处；排气噪声测点应取在与排气口轴成呈45°（或90°）的方向上，距管口中心0.5m或1m（或等于管口直径d处）。测点数目：小型机器，可只取一个测点。中型以上机器，在设备周围均匀取数点，求平均值或最大值。测点高度与位置：以机器的半高度为准，但应离地0.5m以上。测点离其它设备或墙体等反射面距离不得小于2m，传声器正对机器表面。b.室内场所噪声测量噪声暴露测量（测点选在入耳处，人离开）车间噪声测量（或经常活动场所）分区布点，各区域内的声级差小于3dB，每个区域内取1~3个测点。c.室外场所噪声测量①厂区噪声测量将1：1000比例（或1：2000）的总平面布置图，平行于主干道线，按20x20m的间距（小于按10x10m）将全厂分成若干方形网格，网格的交点除落在建筑物方块上的以外均为测点。具体测时，放在厂房四周离墙2m处。②厂界噪声测量沿厂界每隔10~20厂区面积<10公顷选取一测点50m厂区面积≥10公顷d.厂外环境噪声测量①稠密居民区受害严重处除室外布点外，还应对一定数量的住户的室内不同功能的房间进行测定（包括开关门窗条件下）。受害较浅处，只布若干室外测点。②文化福利区中小学校、托幼、办公等。室内外均应布点，对于楼房还必须每一层楼布一直接污染点。③邻近工厂本厂与邻厂之间工业噪声的相互影响。测点视具体情况定。e.设置观察点受害较深的区域，设置1~2个昼夜观察点，连续24小时的噪声变化，且上风向和下风向离声源等距离各步一点。（2）读数方法与记录要求稳态与似稳态噪声，用慢档读取指示值和平均值。周期性变动噪声，每同5s读一次值，连续读取50（或100）个数据为一组，交通噪声读取200个数据（作统计分析）。在各测点中选择A声级最大的测点对频谱分析的测点。记录要求：除测量仪器名称型号、校准方法等需记录和填写测量日期、测量人外，还有：a.对机器设备噪声在记录表格上应画出机器与测点的相对位置和机器周围的声源环境（包括平面形状、大小以及动、静机器设备的位置）；记录机器型号、技术参数、运转工况、安装条件、制造厂家、出厂日期等。b.对室内声场测量应画出设备平面布置简图、平面尺寸、屏障物及测点位置，详细记录室内天花板、墙面、地面材料、尺寸大小、门窗大小位置等。c.对厂区噪声测量将所测声级直接标注在总平面图上。d.对厂外环境噪声测量数据直接记录在区域平面图内。标明测点位置、声级大小、测试条件、住户意见、主观评价。2、城市环境噪声的测量（1）道路交通运输噪声测量a.单车噪声测量采用声级计快挡A计数声级，方圆50米内不得有较大的反射面，道路要求在长20m以内坡度不超过0.5%，干燥沥青或混凝土路面。在车辆行驶中心线两侧各7.5米外设置传声器，离地1.2米。b.车流噪声测量记录车流量（将各车辆按噪声级大小分成不同类型分别记录）。用声级计慢档每隔5秒读一数值，每一测点至少应有200个读数。测量日期宜避开节日或星期天，测量时间可取一天中交通繁忙时间内或夜间。测点选在人行道上，传声器离地1.2米，若测量的是路段（不是某点）交通噪声，则测点宜选在两交叉路口之间的位置，若是测量交叉路口的噪声，测点可选在交叉路口当中。干道两侧环境噪声的测量，传声器应位于面向街道窗前1米距离。记录内容：车流量、日期、时间、测点条件（道路、宽度、开阔情况、附近建筑物高度）。（2）城市环境噪声普测与监测（区域噪声）原则上应随机取样测量，但从时间和人力考虑，现在我国采用网格布点测量方法。区域噪声系指交通噪声和工业噪声之外的区域。将全市划分为500x500m的网格，在每个网格的中心布点，基中心点的位置不宜作测量，则移到障碍物旁边能够实测的位置。测量网格数目不应少于100个，否则细划网格。测量传声器离地1.2米。测量时间：白天选在8：00~12：00，2：00~6：00。夜间选在10：00~次日早晨6：00。每点取样时间约15分钟，每隔5秒读一瞬A声级，每次每个测点应连续读取100个数据（当噪声涨落大于10dB时，应读取200个数据）。长期监测：测点不能少于7个点：繁华市区1点、典型居民区1点、交通干线两侧2点、工厂区1点、混合区2点，每季度测一次，每次每个测点昼间和夜间各测量一次。在每测点上每隔5秒连续读取200个瞬时A声级。同一测点的测量时间，每次必须保持一致。记录要求：需记录测试点附近主要噪声源周围的声学环境状况（如交通噪声、工厂噪声、施工噪声、居民噪声等）。3、飞机噪声的测量辐射的噪声功率很强，班次日趋增加。传声器上带风罩（影响指向性，但只要平面声波在校准的45°以内任何方向到达传声器的灵敏度与沿其它方向到达的灵敏度之差，在1000Hz以下不大于1dB。1000~4000Hz之间不大于2dB，4000~11200Hz不大于4dB则为允许的）。记录系统的声学特性应保证误差在2dB以内。测点离地面高为1.2米。测量飞机飞行噪声的测点四周应相当平坦，无密集、蓬松或高大草场、灌木以及树林等引起过大的吸声，无反常的大气条件引起的额外衰减。在航道下测量时，传声器应位于6x6m混凝土方块中心（避免地面吸声）。测量地面上飞机的噪声，传声器与飞机之间地面要有反射性很好的材料，相距至少要5m。大气条件要求：不下雨、相对湿度30%~90%，离地面10米高度的风速不大于5m/s。背景噪声：尽可能低于所测噪声10dB以上。测A、D声级，并记录持续时间。4、声源声功率的测量ISO将声学测试环境分成两类五种：混响室——精密方法声学试验室专用混响室——工程法声学环境消声室或半消声室——精密方法现场测试反射面上自由场（室内或室外）——工程法在规定要求的场所（户内或户外）——概测法（专用混响室为70m3，最大不能超过300m3，是测定小声源的计数或倍频程声功率级用的。）混响室最小面积应为200m3，三度空间的任意两尺寸之比不能相等，不能接近于整数，最大尺寸与最小尺寸之比反超过3：1，混响室各表面常彼此不相平行（防空间简正振动），吸声系数应小于0.06。ISO所规定的机器设备声功率级测定方法见下表：编号方法级测试环境声源体积噪声特性可得到的声功率级可选取的数据3741精密混响室<测试房间体积的1%稳态，宽带1/3倍频程或倍频程LWA3742稳态，离散或窄频3743工程特定混响室稳态，宽、窄离散频率A计数和倍频程LW3744工程户外或大房间最大尺寸<15m任意A计数和1/3倍频程或倍频程指向性数据Lp、LW3745精密消声室或半消声室<房间尺寸的5‰任意3746概测无特定环境无限制稳态，宽、窄离散频率A计数Lp、LW①自由场法球面布点，r应大于声源最大线度的2倍。其中②半自由场法放置在地面上，S=2πr2，其中与前同。③混响室法声源置于混响室内，测取室内Lp（需择几个不同的声源位置和传声器位置，测取Lp、T60，而后予以平均。式中，：房间常数(关于房间面积、吸声系数的函数)；：声源的指向性因数；：r点处的声压级。④半混响场法（现场测试）：平均声压级；S0：包络面总面积；：房间常数(关于房间面积、吸声系数的函数)；⑤标准声源法设标准声源声功率级为LW1，标准声源、未知声源在同测点，同条件下，测得声压级分别为Lpr、Lpx，则未知声源的声功率级为LW=LW1-Lpr+Lpx。此法测量，无论在直达声场内，或混响场内，因系同测点，同条件，于任何声场、任何反射面，其功率皆相等。三、数据处理a.稳态噪声大部分工业企业噪声属此，△≤3dB时读指针摆动中心值。3<△<10dB时:①②指针偏转与秒钟记录“平均值”和涨落范围。b.非稳态噪声室外环境噪声中最为普遍，A计数慢档读200个数据或100个数据，计算累积百分声级L10、L50、L90，为了表征测试数据的离散程度，引入了标准偏差τ的概念，既测量数据离均值差平方和均方根值，其近似式为：若LPAi遵从正态分布，则可近似为。此外，计算交通噪声指数TNI、Leq、噪声污染数、噪声暴露率等也是数据处理工作内容。普查（网格布点）结果常在地图上以5为一档用不同颜色或点线表示不同声级。绘制“噪声频谱特性”图，厂内各类机器设备声级影响范围图。厂外定点观测声