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1、1第四章 噪声测试和监测 教学内容: 4.1 测量仪器 4.2 声强及声功率测量 4.3 环境噪声监测方法 4.4 工业企业噪声测量 4.5 振动及其测量方法 教学目的与要求: 1.了解噪声测量仪器 2.掌握声强及声功率测量原理 3.了解环境噪声检测方法 4.了解工业企业噪声测量 5.了解振动及其测量方法 重点及难点：声强及声功率测量原理和计算方法4.1 测量仪器4.1.1. 声级计分为精密(误差 0.3dB 以下)和普通(误差 1.0dB 以下)两档; 分快慢响应档可测 A,B,C 计权声级 , 线性声级 (配滤波器测频谱), 脉冲声保持等功能,组成: 传声器, 放大器, 衰减器, 计权网络
2、, 检波器 , 指示仪表电性能要求在 20-20kHz 有平直的频率响应, 新的仪器也可测积分声级1. 传声器声电换能器, 将声压转换为电压输出性能要求: 频率响应宽, 平直, 指向性弱, 动态范围大 受温湿度影响小, 稳定性好, 本底噪声低 常见: 压电式, 动圈式 , 驻极体式, 电容式（1） 电容传声器:是由一个非常薄的金属膜(或涂金属的塑料膜片 )和相距很近的后极板组成。膜片和后极板相互绝缘，构成一个电容器。在两电极上加恒定直流极化电压 Eo，使静止状态的电容 C0 充电，当声波人射到膜片表面时，膜片振动产生位移，使膜片与后极板之间的间隙发生变化，电容量也随之变化，导致负载电阻 R 上
3、的电流产生变化。这样，就能在负载电阻上得到与人射声波相对应的交流电压输出。 图 4 一 2 是电容传声器的结构原理和等效电路图。 电容传声器的主要技术指标有灵敏度、频率响应范围和动态范围。(2)驻极体电容传声器2 驻极体电容传声器:是在膜片与后极板之间填充驻极体，用驻极体的极化 电压来代替外加的直流极化 电压 。 此外,由于传声器在声场中会引起声波的散射作用，特别会使高频段的频率响应受到明显影响。这种影响随声波入射方向的不同而变化。 根据传声器在声场中的频率响应不同，一般分为声场型(自由场和扩散场)传声器和压强型传声器。 测量正入射声波(声波传播方向垂直于传声器膜片)取自由场型传声器较好， 对
4、无规入射声波应采用扩散场型或压强型传声器，如采用 自由场型传声器，应加一无规入射校正器，使传声器的扩散场响应接近平直。2. 放大器 声级计的放大器部分，要求在音频范围内响应平直，有足够低的本底噪声，精密声级计的声级测量下限一般在 24 dB 左右，如果传声器灵敏度为 50mV/Pa，则放大器的输出电压约为 15V，因此要求放大器的本底噪声应低于 10V。 当声级计使用“ 线性”(L)档，即不加频率计权时，要求在线性频率范围内有这样低的本底噪声。 声级计内的放大器，要求具有较高的输人阻抗和较低的输出阻抗，并有较小的线性失真，放大系统一般包括输人放大器和输出放大器两组3. 衰减器声级计的量程范围较
5、大，一般为 25 一 130 dB。但检波器和指示器不可能有这么宽的量程范围，这就需要设置衰减器，其功能是将接到的强信号给予衰减，以免放大器过载。 衰减器分为输入衰减器和输出衰减器。声级计中，前者位于输入放大器之前，后者接在输入放大器和输出放大器之间。 为了提高信噪比，一般测量时应尽量将输出衰减器调至最大衰减档，在输入放大器不过载的前提下，而将输入衰减器调至最小衰减档，使输入信号与输入放大器的电噪声有尽可能大的差值。4. 滤波器 声级计中的滤波器包括 A,B,C,D 计权网络和 1 /1 倍频程或 1/3 倍频程滤波器。 A 计权声级应用最为普遍，而且只有 A 计权的普通声级计，可以做成袖珍式
6、的,价格低，使用方便，多数普通声级计还有“线性” 档，可以测量声压级，用途更为广泛。 在一般噪声测量中 1 /1 倍频程或 1/3 倍频程带宽的滤波器就足够了。 3 如将模拟电路检波输出的直流信号不输入指示器，而反馈给 A/D 转换器，或将传声器前置放大输出的交流信号直接进行模数转换 ，然后对数字信号进行分析处理以数字显示 、打印或贮存各种结果。 这类声级计又称为数字声级计。由于软件可以随要求方便编制，因此数字声级计具有多用性的优点。可以根据需要提供瞬时声级、最大声级、统计声级、等效连续声级、噪声暴露声级等数据。 4.1.2 频谱实时分析仪和滤波器1. 滤波器- 有倍频程和 1/3 倍频程,
7、恒定带宽, 恒定百分比 , 狭带滤波器等2. 声级校准器与防风罩-标准校准器: 94dB, 1000Hz, 室外测量要防止风的干扰3. 频谱实时分析仪-同时监测频谱4. 声强测量仪-直接测量声强5. 噪声自动监测系统(微机控制), 记录仪, 录音机等4.1.3 磁带记录仪在现场测量中有时受到测试场地或供电条件的限制，不可能携带复杂的测试分析系统。磁带记录仪具有携带简便，直流供电等优点，能将现场信号连续不断地记录在磁带上，带回实验室重放分析。 测量使用的磁带记录仪除要求畸变小，抖动少，动态范围大外，还要求在 20-20 000 Hz 频率范围内(至少要求在所分析频带内 )，有平直的频率响应。 磁
8、带记录仪的品种繁多 ，有的采用调频技术可以记录直流信号 ，有的本身带有声级计功能( 传声器除外)，有的具有两种以上的走带速度 ，近期开发的记录仪可达数十个通道，信号记录在专用的录像带上。4.1.4 读出设备噪声或振动测量的读出设备是相同的，读出设备的作用是让观察者得到测量结果。读出设备的形式很多，最常用的有:将输出的数据以指针指示或数字显示的方式直接读出，目前，以数字显示居多，如声级计面板上的显示窗。另一种是将输出以几何图形的形式描画出来，如声级记录仪和 X-Y 记录仪。它可以在预印的声级及频率刻度纸上作迅速而准确的曲线图描绘，以便于观察和评定测量结果，并与频率分析仪作同步操作，为频率分析及响
9、应等提供自动记录。需要注意的是，以上这些能读出幅值的设备，通常读出的是被测信号的有效值。但有些设备也能读出被测信号的脉冲值和幅值，还有一种是数字打印机，将输出信号通过模数转换(A/D)变成数字由打印机打出。此种读出设备常用于实时分析仪 ，用计算机操作进行 自动测试和运算 ，最后结果 由打印机打出。4.1.5 实时分析仪声级计等分析装置是通过开关切换逐次接人不同的滤波器来对信号进行频谱4分析的。这种方法只适宜于分析稳态信号，需要较长的分析时间。对于瞬态信号则采用先由磁带记录，再多次反复重放来进行谱分析。显然，这种分析手段很不方便，迫切需要一种分析仪器能快速(实时)分析连续的或瞬态的信号。 实时分
10、析仪经历了一段发展过程。早期在 20 世纪 60 年代研制的 1/3 倍频程实时分析仪是采用多档模拟滤波器并联的方法来实现“实时” 分析的。20 世纪70 年代初出现的窄带实时分析仪兼有模拟和数字两种特征。随着大规模集成电路和信号处理技术的迅速发展，到 70 年代中期出现了全数字化的实时分析仪。4.2 声强及声功率测量4.2.1 声强测量及应用4.2.2 声功率的测量1.混响室法是将声源放置混响室 内进行测量的方法。混响室是一间体积较大(一般大于 200m2)，墙的隔声和地面隔振都很好的特殊实验室，它的壁面坚实光滑，在测量的声音频率范围内，壁面的反射系数大于 0.98。根据 7.4(7 一31
11、)式室内离声源 ，一点的声压级为 :2.消声室法消声室法是将声源放置在消声室或半消声室内进行测量的方法。消声室是另一种特殊实验室，与混响室正好相反，内壁装有吸声材料，能吸收 98%以上的入射声能。室内声音主要是直达声而反射声极小。消声室内的声场，称为 自由场。如果消声室的地面不铺设吸声面，而是坚实的反射面，则称为半消声室。测量时设想有一包围声源 的包络面 ，将声源完全封闭其中，并将包络面分为叹个面元，每个面元的面积为St,测定每个面元上的声压级娇，并依据式(2-18)和式 (2 一 19)导得 :3.现场测量法现场测量法是在一般房间内进行的，分为直接测量和比较测量两种。这两种方法测量结果的精度
12、虽然不及实验室测得的结果准确，但可以不必搬运声源。(1)直接测量法:与消声室法一样，也设想一个包围声源的包络面，然后测量包络面各面元上的声压级。不过在现场测量中声场 内存在混 响声 ，因此要对测量结果进行必要的修正，修正值 K 由声源的房间常数 R 确定:（2）比较法在实验室内按规定的测点位置预先测定标准声源(一般可用宽频带的高声压级风机，国内外均有产品)的声功率级 。在现场测量时 ，首先仍按上述规定的5测点布置测量待测声源的声压级 ，然后将标准声源放在待测声源位置附近，停止待测声源，在相同测点再次测量标准声源的声压级。于是，可得待测声源的声压级 :4.3 环境噪声测量方法1. 道路交通噪声单
13、车噪声-车外 7.5 米远处, 离地 1.2 米高, 测汽车运行时快档 A 声级路边噪声-人行道处 1.2 米高, 测 200 个以上数据, 人离声级计 0.5 米以上2. 城市环境噪声用网格布点法测量等效连续声级, 离建筑外墙 1 米以上, 避免近处偶发噪声干扰3. 环境噪声影响评价 现状评价-噪声源调查与测量 , 居民主观反映调查, 代表性布点监测: 考虑季节变化, 昼夜变化, 排除天气因素和偶然干扰 预测评价- 收集声源和环境资料, 确定衰减参数和噪声本底, 用声传播模式进行声级预测分析4.4 工业企业噪声测量4.4.1 生产环境噪声测量4.4.2 机器噪声现场测量4.4.3 厂界噪声测量4.5 振动及其测量方法4.5.1 加速度计 4.5.2 前置放大器 4.5.3 灵敏度校准 4.5.4 振动测量仪器作业题：P85861.2.3.4.5
