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1、噪 声 测 量 ABC,衡阳衡仪电气有限公司 教授高工 刘湘衡 2014-06-18,衡阳衡仪电气有限公司产品,电工仪表 噪声测量仪器 工业自动化仪表盘 低压电器成套装置,刘 湘 衡,衡阳衡仪电气有限公司董事、首席工程师 教授级高级工程师 国务院特殊津贴专家 全国声学计量技术委员会委员 全国电声学标准化技术委员会委员 全国实验室仪器标准化技术委员会委员 全国电工仪器仪表标准化技术委员会委员 衡阳市专家联谊会理事,刘 湘 衡,1975年毕业于湖南大学电磁测量与仪表专业 从事仪器仪表设计与企业管理39年 主持国家和省部级重点项目20余项 获全国科学大会奖及各级科技进步奖8项 发表学术论文30余篇
2、参与编写中国大百科全书、机械工程手册、计量检测人员培训教材之声学计量 主持制订国家标准、国家计量技术法规30余项,主持或参与编写的国家标准,GB/T 3783.12010 声级计 第1部分:规范 GB/T 3783.22010 声级计 第2部分:型式评定试验 GB/T 20441.12010 测量传声器 第1部分:实验室标准传声器规范 GB/T 20441.42006 测量传声器 第4部分:工作标准传声器规范 GB/T 20441.6201X 测量传声器 第6部分:测定频率响应用静电激励器 GB/T 151732010 声校准器 GB/T 159522010 个人声暴露计规范,主持或参与编写的
3、国家标准,GB/T 268082011 恒温槽与恒温循环装置 低温恒温槽 GB/T 268092011 恒温槽与恒温循环装置 低温恒温循环装置 GB/T 288502012 恒温槽与恒温循环装置 高温恒温槽 GB/T 288532012 恒温槽与恒温循环装置 高温恒温循环装置 GB/T 288512012 生化培养箱通用技术条件 GB/T 288522012 生物人工气候箱通用技术条件 GB/T 292502012 远红外干燥箱 GB/T 292512012 真空干燥箱,主持或参与编写的国家标准,GB/T 292522012 实验室仪器和设备质量检验规则 GB/T 292532012 实验室仪
4、器和设备常用图形符号 GB/T 300962013 实验室仪器和设备常用文字符号 GB/T 300992013 实验室离心机通用技术条件 GB/T 302422013 磁电系速度传感器通用技术条件 GB/T 304352013 电热干燥箱与电热鼓风干燥箱 SJ/T 107242013 测量电容传声器通用规范 SJ/T 107252013 测量电容传声器电声性能试验方法,主持或参与编写的国际和国家计量法规性技术文件,OIML R1021992 声校准器国际计量规程 JJG 1782001 声级计检定规程 JJG 4492002 倍频程和1/3倍频程滤波器检定规程 JJG 9802003 个人声暴
5、露计检定规程 JJG 9922004 声强测量仪检定规程 JJF 10342005 声学计量名词术语及定义 JJF 11372005 传声器前置放大器校准规范 JJF 11572006 测量放大器校准规范 JJF 12412010 声级记录仪校准规范 JJF 12432010 高声压传声器校准仪校准规范 JJF 12932011 静电激励器校准规范 JJF 13462012 次声及超声滤波器校准规范,1 有关噪声的基本知识,1.1 声音的作用 交谈 享受音乐 提醒和警告 电话铃声、敲门声 质量评价和诊断 心脏杂音、刮擦声,Vuvuzela 呜呜祖拉,音量高达127 dB 驱赶狒狒和猛兽 召集部
6、落会议,1.2 什么是声音,声音的定义： 在空气、水和其它弹性媒介中，人耳所能听到的任何压力变化。 含义： 从物理角度：声音是可引起听觉的声波。 从生理角度：声音是由声波所引起的听觉。 “声”是一般的术语 “音”通常指有调的声,声音源自振动： 振动疏密波 压力周期性变化。 -波长，m c -声速，m/s f -频率，1/s,空气（20）中的声速为343 m/s 水（25）中和声速为1497 m/s 钢铁中的声速约为5000 m/s,1.3 频率,次声,可听声,超声,可听声：频率为20 Hz20 kHz 次声： 频率低于20 Hz 超声： 频率高于20 kHz,频率,人与动物的可听声的频率,常见
7、声源的频率,1.4 声压和声压级,有声波时，媒质中压力与静压的差值称为声压。 声压的单位为帕斯卡（Pa）。 健康人耳所能听到的最低声音为20 Pa，所能随承受的最高声音约为200 Pa。,由于： 人耳所能处理的声压从20 Pa至200 Pa，大小相差千万倍，处理起来不甚方便； 人耳的反应与声压变化的百分数成正比，即，人耳具有对数特性。 故引入了声压级 级：level 声压级：给定的方均根声压与基准声压之比的以10为底的对数的20倍 声压级的单位为分贝（dB）,即1贝尔的十分之一 P0为基准声压，其值为20 Pa 对应20 Pa200 Pa声压，声压级为0 dB140 dB,常见声音的声压和声压
8、级,人的听域,1.5 等响曲线,响度 ：用于将声音按由弱到强排序的听觉属性。 单位为宋，sone，1 sone: 1 kHz、40 dB的平均响度 响度主要取决于激励的声压，但还与频率、波形 和持续时间有关。 响度级：声音的响度参数，其数值等于根据听力正常的听者、面向声源，在规定次数的试验中，判断为等响的、1 kHz的自由行波中值声压级 单位为方，phon,等响曲线,决定声音响度的因素非常复杂，至今仍在研究中。 人耳频率响应具有非线性。 人耳的频率响应与声音的大小有关。 由大量实验得出等响曲线，表示在不同频率上要得到与1 kHz纯音一样响所需要的声压级。 例：一个50 Hz纯音要听起来与1 k
9、Hz70 dB的纯音一样响，它的声压级要提高15 dB。 一个20 Hz的声音要听起来与 1 KHz的声音同样响，声压级差不多要提高80 dB。,等响曲线,声音的感受,声压级： 0 dB：可闻域； 140 dB：痛域； 声压级变化： 3 dB：人耳可分辨的最小的声音变化； 5 dB：明显地变化 10 dB：声音的响度为原来的二倍。 15 dB：很大的变化,1.6 频率计权声压级,声音测量常常要考虑人的主观感觉，故要要模拟人耳的频率特性。 IEC规定了A、B、C、Z等标准化的频率计权特性。 D计权用于航空噪声的测量。 经频率计权的声压级称为频率计权声级，简称为声级，如：A频率声级，或A声级。 一
10、般都使用A频率计权。,A频率计权,频率计权曲线,1.7 时间计权声压级,由于： 人耳的惯性，声音的持续时间越短，人耳的灵敏度越低。 为便于测量。 IEC规定了三种时间计权 S（称为慢计权） 时间常数为1 s F（称为快计权） 时间常数为125 ms I（称为脉冲计权） 前沿时间常数为35 ms 后沿时间常数为1500 ms 经时间计权的声级称为时间计权声级。,1.8 什么是噪声,许多的声音是不悦耳的或是不受欢迎的，有的声音还给人们带来伤害，这类声音即为噪声。 噪声给人们带来烦恼的程度不仅与声音的性质有关，还取决于人的主观态度： 喷气式飞机在试飞时的声音，对飞机设计师也许象音乐般悦耳，但对居住在
11、跑道末端的居民却时震耳欲聋的极度痛苦。 玻璃上的刮擦声和水龙头的滴水声，尽管声音很小，可能比响雷更令人烦躁。 噪声的定义： 杂乱无章的声音。 一切不需要的声音。,噪声的种类,按声源可分为： 机械噪声源：撞击噪声、磨擦噪声、电磁噪声、结构振动辐射噪声等； 空气动力性噪声源：喷射噪声、涡流噪声、燃烧噪声、激波噪声等； 交通运输工具噪声源：汽车噪声、铁路噪声、飞机噪声等； 社会活动噪声源。 根据噪声的时间特性，可分为： 稳态噪声（声压级变化不超过5 dB） 周期性变化噪声 无规噪声 脉冲声 根据噪声的频率成份，可分为： 白噪声（频谱连续并且基本均匀的噪声 ） 粉红噪声（低频分量占主要成份的噪声） 窄
12、带噪声（能量集中在一个频率或很窄的频带内的噪声）,1.9 噪声的危害,四大环境公害： 废水 废气 固体废弃物 噪声 电磁辐射 噪声对人的危害是全身性的 高声级的声音可能破坏物体,噪声对人的危害,噪声对听觉系统的影响： * 听力下降，妨碍语言交流； * 引起噪声性耳聋。 噪声对神经系统的影响： * 耳鸣、烦恼、影响睡眠； * 注意力不集中，反映迟钝，影响工作能力和效率； * 记忆力减退； * 情绪不稳定，易怒 。 噪声对心血管系统的影响 * 心跳加快，心律不齐； * 血管痉挛，血压升高； * 心血管疾病加重。,噪声对人的危害,噪声对消化系统的影响： * 消化不良，食欲不振； * 恶心，甚至呕吐；
13、 * 引发胃病或胃溃疡。 噪声对生殖系统的影响： * 妇女月经失调； * 男子精子质量下降，甚至引起不育。 噪声的影响还在研究之中,噪声对人的危害,随着人们生活现代化的进程，噪声的影响日益凸显，噪声抱怨日益增多。 2011年315“维权万人行”消费电子质量与今后大调查报告：,噪声破坏物体,声震 声疲劳 1977年荷兰皇家海军陆战队解救被劫持列车的战例 噪声炮 155 dB,2010-08-23 交火1小时 23人质，7死8伤,2 声学计量,2.1 什么是声学 声学是研究声波的产生、传播、接收和效应的科学。 声学包括如下学科：,电声学 水声学 超声学和声能学 生理声学和心理声学,语言声学 音乐声
14、学 建筑声学 噪声和噪声控制,2.2 计量与测量,计量和测量是两个不同的概念 测量是以确定量值为目的一组操作。 计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。 计量是测量的基础，测量是计量的目的。 声学计量为十大计量之一 * 几何量计量 * 热学计量 * 力学计量 * 电磁学计量 * 电子学计量 * 声学计量 * 光学计量 * 时间频率计量 * 电离辐射计量 * 物理化学计量,2.3 声学计量的分科,声学计量是研究声学基本参量（如声压等）和主观评价参量（如响度）的测量、保证单位统一和量值准确的科学技术。 根据声波的传播介质和频率的不同，声学计量分为： * 空气声计量 * 水声计量 * 超声计量 *
15、听力计量,2.4 空气声的量值传递和溯源,右图说明了空气声声压量值传递和溯源 自上而下为传递 由下往上为溯源 计量基准用于量值的复现和保存。 计量标准用于量值的传递。 工作计量器具用于测量。,3 噪声测量仪器,3.1 仪器仪表的分类,工业自动化仪表与控制系统,科学测试仪器,常用仪器仪表,专用仪器仪表,PA、FA、（BA）、IA,分析、电工、电子、光学、试验机、实验仪器、测绘,供应用、衡器、常用观测、家用医疗,车用、教学、医疗、环境监测、农林牧渔、气象海洋导航、核测量、勘探地震、计时,3.2 噪声测量仪器的分类,噪声测量仪器属电子仪器，归于实验室仪器行业，由于测量噪声通常是出于环保的目的，故有时
16、也归入环境监测仪器。 常用噪声测量仪器可分为以下几类： 测量传声器：标准传声器、测试传声器等； 噪声测量仪器：声级计、声暴露计、声强测量仪等； 噪声分析仪器：滤波器、频率分析仪、声分析仪等； 信号发生器：正弦信号发生器，白噪声信号发生器； 校准仪器：声校准器、标准声源等； 记录仪器：声级记录仪、打印机。,3.3 测量传声器,3.3.1 测量传声器的用途 测量传声器是一种声电换能器，用于将声信号转换为相应的电信号。 测量传声器可用作： 计量基准； 计量标准； 工作计量器具； 噪声测量仪器中的声电换能元件。,3.3.2 测量传声器的分类,按工作原理，测量传声器可分为： 动圈式传声器 压电式传声器 电容式传声器（主要用作标准传声器） 驻极体传声器（用于大部分的测量仪器中）
