内燃机测试

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1、内燃机测试内燃机测试第五章第五章 内燃机噪声的测量内燃机噪声的测量 山东大学能源与动力工程学院山东大学能源与动力工程学院 内燃机研究所内燃机研究所噪声噪声 vv噪声、节能、排放为内燃机的三大课题噪声、节能、排放为内燃机的三大课题 。 vv噪声是一种污染，凡是有机器的地方都噪声是一种污染，凡是有机器的地方都 会有噪声，而内燃机的噪声占整个噪声会有噪声，而内燃机的噪声占整个噪声 的主要部分。的主要部分。vv噪声：凡是不需要的声音统称噪声。噪声：凡是不需要的声音统称噪声。 5.15.1与噪声有关的几个声学基本概念与噪声有关的几个声学基本概念一、声压、声强、声功率一、声压、声强、声功率声压：声压：瞬时

2、声压：声波传播能量引起的大气中压瞬时声压：声波传播能量引起的大气中压 强的瞬时增量。强的瞬时增量。有效声压：人耳感觉到的始终有一不变的有效声压：人耳感觉到的始终有一不变的 声压在起作用，此感觉到的声压称有效声压。声压在起作用，此感觉到的声压称有效声压。若声波为正弦函数，若声波为正弦函数，听阈声压：在声频范围内，人耳刚觉察到听阈声压：在声频范围内，人耳刚觉察到 的声压叫听阈声压的声压叫听阈声压 P=20P=20 1010-5-5 N/mN/m2 2。 痛阈声压：声压作用在人耳上有痛感时的痛阈声压：声压作用在人耳上有痛感时的 声压叫痛阈声压声压叫痛阈声压 P=20 P=20 N/mN/m2 2。

3、5.15.1与噪声有关的几个声学基本概念与噪声有关的几个声学基本概念一、声压、声强、声功率一、声压、声强、声功率声强声强在声波传播的方向上，单位面积、单位时间在声波传播的方向上，单位面积、单位时间 内通过的能量（物理学上称能量密度）。内通过的能量（物理学上称能量密度）。听阈声强听阈声强： I=1 I=1 10 10-12-12 W/mW/m2 2痛阈声强：痛阈声强： I=1 W/mI=1 W/m2 2 5.15.1与噪声有关的几个声学基本概念与噪声有关的几个声学基本概念一、声压、声强、声功率一、声压、声强、声功率声功率声功率声源在单位时间内辐射的总声能量即为声功声源在单位时间内辐射的总声能量即

4、为声功 率。率。W=I W=I S SS S为声面积为声面积基准声功率：基准声功率： ( (单位面积发出的声功率单位面积发出的声功率) )WW0 0=1 =1 1010-12-12 WW痛阈声功率：痛阈声功率： W=1 W=1 WW 5.15.1与噪声有关的几个声学基本概念与噪声有关的几个声学基本概念一、声压、声强、声功率一、声压、声强、声功率声强声强在声波传播的方向上，单位面积、单位时间在声波传播的方向上，单位面积、单位时间 内通过的能量（物理学上称能量密度）。内通过的能量（物理学上称能量密度）。听阈声强听阈声强： I=1 I=1 10 10-12-12 W/mW/m2 2痛阈声强：痛阈声强

5、： I=1 W/mI=1 W/m2 2二、声压级、声强级、升功率级二、声压级、声强级、升功率级1. 1.为什么不用声压、声强、升功率表示声音大为什么不用声压、声强、升功率表示声音大 小小? ?不方便不方便如声压，听阈声压与痛阈声压相差如声压，听阈声压与痛阈声压相差10106 6倍，上倍，上 下限相差太大，描述起来很不方便。下限相差太大，描述起来很不方便。不符合人耳听觉特性不符合人耳听觉特性声压增加一倍，人耳未感觉的声音大一倍。声压增加一倍，人耳未感觉的声音大一倍。 人耳的感觉与声压变化之比的读数成比例。人耳的感觉与声压变化之比的读数成比例。 二、声压级、声强级、升功率级二、声压级、声强级、升功

6、率级声强级声强级 L LI II I现场声强现场声强I I0 0听阈声强，听阈声强，I I0 0=10=10-12-12单位贝尔（单位贝尔（B B）此单位太大，一个贝尔划分为此单位太大，一个贝尔划分为1010等分，每份等分，每份 为一个分贝（为一个分贝（dBdB）。）。痛阈声强级痛阈声强级二、声压级、声强级、升功率级二、声压级、声强级、升功率级声压级声压级LpLp物理学中物理学中 大气密度大气密度c c声速声速标准大气状况下的标准大气状况下的 0 0 c c0 0与实测与实测c c差别很小差别很小痛阈声压级为痛阈声压级为 二、声压级、声强级、升功率级二、声压级、声强级、升功率级声功率级声功率级

7、LWLW痛阈声功率级痛阈声功率级二、声压级、声强级、升功率级二、声压级、声强级、升功率级L LWW、LpLp、L LI I之差别之差别注意到：注意到： ，有，有 三、噪声的频谱三、噪声的频谱噪音中含有各种频率成分，找出每个频率下噪噪音中含有各种频率成分，找出每个频率下噪 声的大小，有利于消除控制。声的大小，有利于消除控制。频谱图频谱图vv声音即有大小又有频率。声音即有大小又有频率。vv频谱图：以频率为横坐标，以声压级为纵坐频谱图：以频率为横坐标，以声压级为纵坐 标来描述声音的曲线叫频谱图。标来描述声音的曲线叫频谱图。vv它表明某一频率范围内声压级的大小，在降它表明某一频率范围内声压级的大小，在

8、降 低噪声时，需要找出其最大者采取措施。低噪声时，需要找出其最大者采取措施。三、噪声的频谱三、噪声的频谱频程频程vv按频率逐点测量很困难，范围大，仪器也难以按频率逐点测量很困难，范围大，仪器也难以 设计。设计。vv把声频范围分成若干个段，每个段称一个频程把声频范围分成若干个段，每个段称一个频程 。vv频带宽度：每个频程范围有上下限频带宽度：每个频程范围有上下限f f上上、f f下下。vv频带的划分按听觉特性，按等比级数划分。频带的划分按听觉特性，按等比级数划分。 三、噪声的频谱三、噪声的频谱倍频程倍频程 1/3 1/3倍频程倍频程vv按等比级数划分频段按等比级数划分频段 f f上上=2=2n

9、nf f下下。vv当当n=1n=1时，称一倍频程，简称倍频程（划分粗时，称一倍频程，简称倍频程（划分粗 糙）。糙）。vv当当n=1/3n=1/3时，称时，称1/31/3倍频程。倍频程。vv国家规定用倍频程或国家规定用倍频程或1/31/3倍频程进行测量。倍频程进行测量。vv等比级数的等比中项等比级数的等比中项倍频程倍频程 f f中中( (f f上上 f f下下) ).5 .5f f上上/2/2.5 .5=2=2.5 .5 f f下下1/3 1/3倍频程倍频程 f f中中( (f f上上f f下下) ).5 .5f f上上/(2/(21/31/3) ).5 .5=(2=(21/31/3) ).5

10、.5 f f下下三、噪声的频谱三、噪声的频谱频率的划分频率的划分低频低频 10001000HzHz 四、等响曲线四、等响曲线声音有两个特性，声强、频率，人耳对这两个特声音有两个特性，声强、频率，人耳对这两个特 性感觉不一样。性感觉不一样。人耳听觉特性人耳听觉特性 vv声压级高，听着声音大；声压级高，听着声音大； vv频率高；听着声音大。频率高；听着声音大。 vv人耳对中、高频比较敏感，因此，在考虑噪声时人耳对中、高频比较敏感，因此，在考虑噪声时 ，不能只考虑声压级，还要考虑噪声的频率。，不能只考虑声压级，还要考虑噪声的频率。 vv为了综合考虑二者的影响，引入等响曲线。为了综合考虑二者的影响，引

11、入等响曲线。二、声压级、声强级、升功率级二、声压级、声强级、升功率级等响曲线等响曲线 vv以以10001000HzHz的某一声的某一声 压级的噪声为准，改压级的噪声为准，改 变声压级大小和频率变声压级大小和频率 ，将与之声音大小听，将与之声音大小听 着一致者连接起来，着一致者连接起来， 形成等响曲线。形成等响曲线。 vv每条曲线上在每条曲线上在 10001000HzHz时的声压级，时的声压级， 称该条曲线的响度级称该条曲线的响度级 ，单位为方。，单位为方。关于响度曲线的几条结论关于响度曲线的几条结论vv响度级综合反映了响度级综合反映了f f 和和 L LP P ; ;vv频率对响度级有很大影响

12、，低频时，影响小频率对响度级有很大影响，低频时，影响小 ，中高频影响大。（在降噪时注意将中高频，中高频影响大。（在降噪时注意将中高频 削掉。）削掉。）vv噪声噪声 100100dBdB时，时，f f的影响就小一点。的影响就小一点。vv响度级是听觉决定的，不能用数学式中描述响度级是听觉决定的，不能用数学式中描述 每一条曲线，无法设计仪器去测量它，为了每一条曲线，无法设计仪器去测量它，为了 用等响曲线来描述噪声，引入了计权声级，用等响曲线来描述噪声，引入了计权声级， 其近似模仿几条有代表性的响度曲线。其近似模仿几条有代表性的响度曲线。五、计权声级五、计权声级1. 1.计权网络计权网络设计声级计的设

13、计声级计的 滤波线路，模拟滤波线路，模拟 人耳听觉特性及人耳听觉特性及 典型的响度曲线典型的响度曲线 ，使声音通过网，使声音通过网 络时，低频成分络时，低频成分 有较大衰减，中有较大衰减，中 频成分有一点衰频成分有一点衰 减或不衰减，高频不衰减或略有增大，或较大衰减或不衰减，高频不衰减或略有增大，或较大衰 减（高到一定程度，人耳就不敏感了）减（高到一定程度，人耳就不敏感了）五、计权声级五、计权声级A A计权网络计权网络vv模拟等响曲线中模拟等响曲线中4040方的一条，模仿后的衰减曲方的一条，模仿后的衰减曲 线与线与4040方的等响曲线成镜面对称。方的等响曲线成镜面对称。vv特点：低频大幅度衰减

14、；中频（特点：低频大幅度衰减；中频（10001000HzHz）不衰不衰 减；高频不衰减或略有增大或衰减；减；高频不衰减或略有增大或衰减；vvA A计权声压级：通过计权声压级：通过A A计权网络得到的读数就是计权网络得到的读数就是 A A计权声压级，单位计权声压级，单位dB(A)dB(A)。vv它最代表人的听觉特性，国际标准规定的噪声它最代表人的听觉特性，国际标准规定的噪声 就是就是A A计权声压级。计权声压级。五、计权声级五、计权声级B B计权声压级计权声压级 vv模仿模仿7070方的等响曲线。方的等响曲线。C C计权声压级计权声压级vv模仿模仿100100方的等响曲线。方的等响曲线。 vv特

15、点：修正量小，只在低频时和频率很高时修特点：修正量小，只在低频时和频率很高时修 正。正。五、计权声级五、计权声级噪声频谱特性的粗略判断噪声频谱特性的粗略判断只有简单的噪声仪，可测出只有简单的噪声仪，可测出A A、B B、C C计权声计权声 压级时压级时vvL LA AL LB BL LC C时，高频占主要成分，因为时，高频占主要成分，因为 10001000HzHz时，三者曲线基本重合。时，三者曲线基本重合。vvL LC CLLB BLLA A时，低频占主要成分。时，低频占主要成分。 五、计权声级五、计权声级A A计权等效声压级计权等效声压级vv路口的声压级表，不断闪烁的是当处瞬时路口的声压级表，不断闪烁的是当处瞬时A A 声压级，表角有一不大变化的数码，即使声压级，表角有一不大变化的数码，即使A A 计权等效声压级。计权等效声压级。vv等效声压级：对起伏变化较大的声音，在一等效声压级：对起伏变化较大的声音，在一 段时间内用一等效值代表该时间内的声压级段时间内用一等效值代表该时间内的声压级 带的大小（用于劳保评价）。带的大小（用于劳保评价）。五、计