噪声测量仪器ppt课件

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1、机械工程测试技术机械工程测试技术 振动与噪声测量（振动与噪声测量（2）第九章第九章内容内容 1、振动测量传感器振动测量传感器2、常用振动测量仪器常用振动测量仪器3、动态特性测量系统动态特性测量系统4、噪声测量基础噪声测量基础5、噪声测量仪器噪声测量仪器6、声功率与声强测量技术声功率与声强测量技术重点重点:掌握振动、噪声的典型测量方法掌握振动、噪声的典型测量方法 n振动测量标准振动测量标准1919项有关振动与冲击的国家标准，涉及到有关术语、测量仪器、项有关振动与冲击的国家标准，涉及到有关术语、测量仪器、测量方法等测量方法等n振动测量目的振动测量目的测量振级与频谱、寻找振源、研究结构的动态特性测量

2、振级与频谱、寻找振源、研究结构的动态特性研究各种减振理论与方法研究各种减振理论与方法n振动强度振动强度位移、速度和加速度位移、速度和加速度研究振动对机械加工研究振动对机械加工精度精度的影响时，测量的影响时，测量位移位移幅值大小幅值大小研究研究振动功率振动功率或振动引起的或振动引起的声辐射声辐射时，测量振动的时，测量振动的速度速度研究振动引起的机械研究振动引起的机械损伤损伤时，测量时，测量加速度加速度1 1、振动测量传感器、振动测量传感器 n测量项目测量项目位移、速度、加速度之间存在着固定的位移、速度、加速度之间存在着固定的导数导数关系关系位移、速度、加速度测量时有着自己的位移、速度、加速度测量

3、时有着自己的特殊性特殊性n振动传感器振动传感器位移传感器位移传感器速度传感器速度传感器加速度传感器加速度传感器 1 1、振动测量传感器、振动测量传感器位移传感器结构：位移传感器结构：电容式、电感式及电涡流式电容式、电感式及电涡流式 n涡流式位移传感器涡流式位移传感器优点：线性范围大、灵敏度高、频率范围宽、抗干扰能力强、优点：线性范围大、灵敏度高、频率范围宽、抗干扰能力强、不受油污等介质影响以及非接触式测量不受油污等介质影响以及非接触式测量传感器测量范围：传感器测量范围：0.5mm 0.5mm 10mm10mm1 1、振动测量传感器、振动测量传感器线圈线圈 框架框架 壳体壳体保护套保护套 填料填

4、料 螺母螺母 电缆电缆测量运动部件与静止部件测量运动部件与静止部件间隙变化间隙变化汽轮机组、空气压缩机组汽轮机组、空气压缩机组等回转轴系的振动监测等回转轴系的振动监测速度传感器结构速度传感器结构: :磁电式磁电式速度计速度计n绝对绝对速度传感器速度传感器组成：组成：磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼 线圈线圈壳体振动壳体振动磁钢随之振动磁钢随之振动芯轴相对静止芯轴相对静止线圈切割磁力线线圈切割磁力线线圈中感应电势线圈中感应电势感应电势感应电势E=kVE=kV，式中，式中k k为取决于磁感应强为取决于磁感应强度、线圈长度和匝数度、线圈长度和匝数,V,V为绝对振动速度为绝对振

5、动速度1 1、振动测量传感器、振动测量传感器弹簧片弹簧片芯轴芯轴线圈线圈磁钢磁钢阻尼环阻尼环壳体壳体速度传感器结构速度传感器结构n绝对绝对速度传感器速度传感器动态特性动态特性固有频率应该尽可能低固有频率应该尽可能低，但实现有很大困难，但实现有很大困难 由于结构上的原因，固有频率一般取由于结构上的原因，固有频率一般取101015Hz15Hz工作频率：工作频率：15151000Hz1000Hz阻尼比：阻尼环产生阻尼比：阻尼环产生磁阻尼力（磁阻尼力（0.50.70.50.7）1 1、振动测量传感器、振动测量传感器速度传感器结构速度传感器结构n相对相对速度传感器速度传感器芯轴芯轴顶杆顶杆壳体壳体顶杆：

6、相对速度顶杆：相对速度输出电压：正比相对速度输出电压：正比相对速度测量频率：测量频率：0 01kHz1kHz1 1、振动测量传感器、振动测量传感器1 1、顶杆、顶杆 2 2、拱形簧片、拱形簧片 3 3、磁钢、磁钢 4 4、线圈、线圈 5 5、引出线、引出线 6 6、壳体、壳体速度传感器结构速度传感器结构OD9200系列振动速度传感器系列振动速度传感器 频率响应：频率响应： 5Hz5Hz1KHz1KHz（-3dB-3dB）灵敏度：灵敏度：20mV/mm/s 5%20mV/mm/s 5%幅值线性度：幅值线性度： 3% 3%使用温度范围：使用温度范围：-30-30200200输出极性：浮地输出输出极

7、性：浮地输出1 1、振动测量传感器、振动测量传感器速度传感器结构速度传感器结构MTN/1185IC本安型振动速度传感器本安型振动速度传感器速度范围：速度范围：0 0100mm/sec 100mm/sec 输出电流：输出电流：4-20mA4-20mA频响：频响：2 Hz 1 kHz 10 %2 Hz 1 kHz 10 %绝缘：底座绝缘绝缘：底座绝缘1 1、振动测量传感器、振动测量传感器速度传感器结构速度传感器结构瓦（壳）振信号调理器瓦（壳）振信号调理器内部内部积分器积分器、滤波器、滤波器信号驱动信号驱动 输入、输出隔离输入、输出隔离 输入信号：速度传感器输出输入信号：速度传感器输出转换转换I/O

8、I/O精度：精度：1%,251%,25频响：频响：5Hz-5000Hz 5Hz-5000Hz 量程：量程：125m125m1000m1000m输出：输出：标准信号：标准信号：4 420mA20mA、-5VDC-5VDC+5VDC+5VDC1 1、振动测量传感器、振动测量传感器加速度传感器结构加速度传感器结构n加速度传感器有：加速度传感器有：应变式、压阻式、压电式应变式、压阻式、压电式n应变式应变式应变效应：外力作用下，金属材料的电阻发生变化应变效应：外力作用下，金属材料的电阻发生变化 应变式应变式加速度传感器加速度传感器敏感元件敏感元件：悬臂梁质量块悬臂梁质量块 M Ma aF F 使梁弯曲使

9、梁弯曲转换元件：在梁上贴有转换元件：在梁上贴有四个应变电阻四个应变电阻，构成应变电桥，构成应变电桥转换电路转换电路：电桥法测量应变电阻：电桥法测量应变电阻优点：优点：低频响应好；可测量直流信号（匀加速度）；液体阻尼低频响应好；可测量直流信号（匀加速度）；液体阻尼可消除高频受激振动的影响。可消除高频受激振动的影响。缺点：缺点：固有频率大大低于压电式固有频率大大低于压电式1 1、振动测量传感器、振动测量传感器基座基座 阻尼液阻尼液 悬臂梁悬臂梁 应变片应变片 质量块质量块加速度传感器结构加速度传感器结构n应变式应变式传感器传感器内装内装IC 应变加速度传感器应变加速度传感器量程：量程：1g 灵敏度

10、：灵敏度：1.4V/g -0.5dB频响：频响：DC-100Hz 电源：电源：+5/3 （V/mA） 1 1、振动测量传感器、振动测量传感器加速度传感器结构加速度传感器结构n压阻式压阻式压阻效应：外力作用下，半导体材料的电阻发生变化压阻效应：外力作用下，半导体材料的电阻发生变化 压阻式压阻式加速度传感器加速度传感器敏感元件敏感元件：硅梁（弹性元件）质量块硅梁（弹性元件）质量块M Ma aF F 使梁弯曲使梁弯曲转换元件：在转换元件：在硅梁的根部有四个扩散电阻硅梁的根部有四个扩散电阻，构成应变电桥，构成应变电桥转换电路转换电路：电桥法测量应变电阻：电桥法测量应变电阻频率响应高，可达频率响应高，可

11、达1.5MHz1.5MHz； 体积微型化，外形可小于体积微型化，外形可小于1mm1mm、耗电少、耗电少 灵敏度高、精度好，可测量到灵敏度高、精度好，可测量到0.1%0.1%的精确度的精确度 无运动部件（敏感元件与转换元件一体）无运动部件（敏感元件与转换元件一体）1 1、振动测量传感器、振动测量传感器引线引线 扩散电阻扩散电阻 质量块质量块 基座基座加速度传感器结构加速度传感器结构n压电式：压电效应压电式：压电效应敏感元件：弹簧、质量敏感元件：弹簧、质量转换元件：压电元件转换元件：压电元件转换电路：电荷放大器、阻抗变换器转换电路：电荷放大器、阻抗变换器1 1、振动测量传感器、振动测量传感器S S

12、是弹簧，是弹簧，M M是是质块质块，B B是是基座，基座，P P是是压电元件压电元件，R R是夹持环是夹持环几种加速度传感器结构几种加速度传感器结构 (a)(a)中心安装压缩型中心安装压缩型 (b)(b)环形剪切型环形剪切型 (c)(c)三角剪切型三角剪切型 加速度传感器结构加速度传感器结构n压电式压电式压电加速度计：压电加速度计：电荷发生器电荷发生器，其电荷与加速度成比例，它，其电荷与加速度成比例，它不能不能测量零频率振动测量零频率振动优点优点尺寸小、重量轻、坚固性好尺寸小、重量轻、坚固性好测量频率范围一般可达测量频率范围一般可达1Hz1Hz22KHz22KHz测量加速度范围为测量加速度范围

13、为0 02000g2000g温度范围为温度范围为150150260260输出电平为输出电平为572mv/g572mv/g缺点缺点: 低频性能差、阻抗高、测量噪声大低频性能差、阻抗高、测量噪声大1 1、振动测量传感器、振动测量传感器加速度传感器结构加速度传感器结构n压电式压电式传感器的带宽上限受制于曲线上的传感器的带宽上限受制于曲线上的共振峰共振峰频率限制，即传感器固有频率频率限制，即传感器固有频率传感器的固有频率应该是被测频率的传感器的固有频率应该是被测频率的510倍倍紧固采用的紧固采用的固定件固定件要产生寄生振荡，影响传感器的固有频率要产生寄生振荡，影响传感器的固有频率1 1、振动测量传感器

14、、振动测量传感器加速度传感器结构加速度传感器结构n压电式压电式安装方式安装方式钢柱螺栓连接法：钢柱螺栓连接法：安装频率高安装频率高绝缘螺栓加云母垫片绝缘螺栓加云母垫片磁座安装：磁座安装：改变测点容易改变测点容易 （温度（温度200、加速度、加速度200g以内）以内）粘接剂加粘接螺栓：粘接剂加粘接螺栓：高频响应差高频响应差薄蜡粘结：频响好、不耐高温薄蜡粘结：频响好、不耐高温手持探针：测量频率低、巡检手持探针：测量频率低、巡检1 1、振动测量传感器、振动测量传感器加速度传感器结构加速度传感器结构n压电式压电式内装内装IC 压电加速度传感器压电加速度传感器内装微型内装微型IC-IC-集成电路集成电路

15、放大器放大器低阻抗输出，抗干扰，噪声小低阻抗输出，抗干扰，噪声小性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测量性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测量稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气1 1、振动测量传感器、振动测量传感器灵敏度：灵敏度：100mV/g 100mV/g 量程：量程：50g 50g 频率范围：频率范围：0.5-0.5-8000Hz8000Hz（10%) 10%) 安装谐振点安装谐振点:30kHz :30kHz 分辨率：分辨率：0.0002g 0.0002g 重量：重量：8gm 8gm 线性：线性：1% 1% 输出偏压：输出偏压：8-12VDC 8-12

16、VDC 恒定电流：恒定电流：2-20mA2-20mA输出阻抗：输出阻抗：150 150 激励电压：激励电压：18-30VDC18-30VDC振动传感器校准振动传感器校准 目的：振动测量的可靠性与精确度目的：振动测量的可靠性与精确度传感器使用一段时间后灵敏度会有所改变传感器使用一段时间后灵敏度会有所改变(压电材料老化压电材料老化)测试仪器修理后必须进行全面严格的定标和校准测试仪器修理后必须进行全面严格的定标和校准n常用的灵敏度校准方法常用的灵敏度校准方法绝对法绝对法相对法相对法1 1、振动测量传感器、振动测量传感器振动传感器校准振动传感器校准n绝对法绝对法 激光干涉仪绝对校准法激光干涉仪绝对校准

17、法 方法：将被校准的传感器固定在方法：将被校准的传感器固定在校准振动台校准振动台上，用上，用激光干涉测激光干涉测振仪直接测量振动台的振幅振仪直接测量振动台的振幅，再和被校准传感器的输出比较，再和被校准传感器的输出比较，以确定被校准传感器的灵敏度以确定被校准传感器的灵敏度用途：校准加速度计、测量频率响应特性用途：校准加速度计、测量频率响应特性缺点缺点: 设备复杂，操作和环境要求高，只适合计量单位和测振设备复杂，操作和环境要求高，只适合计量单位和测振仪器制造厂使用仪器制造厂使用1 1、振动测量传感器、振动测量传感器振动传感器校准振动传感器校准n相对法相对法 (背靠背比较校准法背靠背比较校准法)方法

18、方法振动台上背靠背地（或并排地）地安装：振动台上背靠背地（或并排地）地安装：待校准的传感器待校准的传感器T参考传感器参考传感器R：经过国家计量部门严格校准过的传感器：经过国家计量部门严格校准过的传感器承受相同的振动，比较两个传感器的输出，就可以计算出在该承受相同的振动，比较两个传感器的输出，就可以计算出在该频频率点率点待校准传感器的灵敏度待校准传感器的灵敏度外界干扰外界干扰影响高精度的校准工作，最好在隔振的基座上进行影响高精度的校准工作，最好在隔振的基座上进行1 1、振动测量传感器、振动测量传感器被校准传感器参考传感器被校准传感器参考传感器放大器放大器 电压表电压表测振仪测振仪n作用作用：测量

19、振动信号的：测量振动信号的峰值、平均值及有效值峰值、平均值及有效值n类型类型：在工程中常采用各种台式、袖珍式、数字式和单通：在工程中常采用各种台式、袖珍式、数字式和单通道、多通道等各种规格测振仪道、多通道等各种规格测振仪n特点特点配有积分微分电路进行被测量的转换配有积分微分电路进行被测量的转换直接读出位移、速度、加速度等振动量的峰值、峰直接读出位移、速度、加速度等振动量的峰值、峰-峰值、峰值、平均值或均方根值平均值或均方根值2 2、常用振动测量仪器、常用振动测量仪器灵敏度灵敏度输入范围输入范围低通滤波低通滤波前置放大器前置放大器n作用作用压电式加速度计输出调理压电式加速度计输出调理 （解决：加

20、速度计的高阻抗输出，小信号输出）（解决：加速度计的高阻抗输出，小信号输出）n类型类型：电压放大器和电荷放大器：电压放大器和电荷放大器电荷放大器：其特性基本不受电缆长度的影响电荷放大器：其特性基本不受电缆长度的影响电压放大器：受电缆的影响较大电压放大器：受电缆的影响较大 输入阻抗影响加速度计的低频输入阻抗影响加速度计的低频 振动测量中常用电荷放大器振动测量中常用电荷放大器2 2、常用振动测量仪器、常用振动测量仪器频谱分析仪频谱分析仪n振动传感器输出是一个复杂信号、多频信号振动传感器输出是一个复杂信号、多频信号复杂振动复杂振动n频谱分析仪是专门对信号频谱分析仪是专门对信号频率分布频率分布进行分析处

21、理进行分析处理 n分析仪器分析仪器带通滤波器带通滤波器频率分析仪频率分析仪: 模拟式、数字式模拟式、数字式信号处理设备：信号处理设备：A/D+软件软件2 2、常用振动测量仪器、常用振动测量仪器频谱分析仪频谱分析仪2 2、常用振动测量仪器、常用振动测量仪器实例分析实例分析n电机振动测量频谱图频谱图振源分析振源分析2 2、常用振动测量仪器、常用振动测量仪器n振动测量分类：振动测量分类：现场测量：现场测量：对机械对机械运行状态运行状态进行检测进行检测振动信号仅仅反映出在正常工作状况下被测系统运行情况振动信号仅仅反映出在正常工作状况下被测系统运行情况实验室测量：实验室测量：了解机械了解机械动态特性动态

22、特性表征被测系统的对振动激励的表征被测系统的对振动激励的响应程度响应程度人为地给系统施加一定的振动激励人为地给系统施加一定的振动激励同时测量出激励和响应信号，可得到其间的相对大小及相位关系同时测量出激励和响应信号，可得到其间的相对大小及相位关系系统的动态特性。系统的动态特性。 3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统动态特性测量框图动态特性测量框图3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统信号信号发生器发生器激振器激振器放大器放大器放大器放大器放大器放大器测振仪或测振仪或频谱分析仪频谱分析仪输入环节输入环节 系统系统 输出环节输出环节激励激励 响应响应激励方式激励方式稳态正弦激励稳态正弦激励

23、随机激励随机激励瞬态激励瞬态激励激励生成激励生成瞬态激励：往往是利用专用的瞬态激励：往往是利用专用的脉冲锤脉冲锤产生激励力产生激励力稳态正弦激励与随机激励稳态正弦激励与随机激励信号发生器发出所需的信号信号发生器发出所需的信号功率放大器放大功率放大器放大推动专用的激振器产生力信号推动专用的激振器产生力信号3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统脉冲激励脉冲激励 n脉冲锤：脉冲锤：简单，方便，激励能量相对较小简单，方便，激励能量相对较小锤头垫锤头垫材料刚度越高，激励的脉宽就越窄，频带也就越宽，能量材料刚度越高，激励的脉宽就越窄，频带也就越宽，能量分布在较宽的频域上分布在较宽的频域上锤体质量与力的

24、大小有关锤体质量与力的大小有关3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统力传感器锤头垫锤体 手柄稳态正弦激励与随机激励稳态正弦激励与随机激励 n稳态正弦激振稳态正弦激振 对被测对象施加一个幅值稳定的对被测对象施加一个幅值稳定的单一频率单一频率的正弦激振力的正弦激振力优点：激振功率大，信噪比高，能保证测试精确度优点：激振功率大，信噪比高，能保证测试精确度 缺点：需要很长的测试周期缺点：需要很长的测试周期n随机激励随机激励 宽带激励的方法：信号源宽带激励的方法：信号源白噪声或伪随机信号发生器。白噪声或伪随机信号发生器。 激振力频谱只在一定激振力频谱只在一定频率范围频率范围内保持常数内保持常数（功放

25、和激振器通频带）（功放和激振器通频带）优点：可实现快速甚至优点：可实现快速甚至“实时实时”测试；测试；缺点：设备复杂，价格昂贵缺点：设备复杂，价格昂贵n激振器：激振器：电动式电动式、电磁式和电液式、电磁式和电液式3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统正弦激励正弦激励与随机激与随机激励可否用励可否用同一种激同一种激振器？振器？磁力线端盖端盖顶杆顶杆动线圈动线圈磁磁 极极励磁励磁线圈线圈端盖端盖外壳外壳铁芯铁芯工作段稳态正弦激励与随机激励稳态正弦激励与随机激励 n电动式激振器电动式激振器使用时注意：最好使顶杆通过一只使用时注意：最好使顶杆通过一只力传感器力传感器去激励试件去激励试件3 3、动态

26、特性测量系统、动态特性测量系统固定磁场：固定磁场：励磁线圈铁芯磁极励磁线圈铁芯磁极交流电交流电动线圈动线圈电磁力电磁力顶杆顶杆等力特性等力特性稳态正弦激励与随机激励稳态正弦激励与随机激励 n电动式激振器电动式激振器使用：使用：激振器的能量尽量用于试件上激振器的能量尽量用于试件上 高频激励时高频激励时：激振器都用软弹簧或橡皮绳悬挂起来，应有足够的：激振器都用软弹簧或橡皮绳悬挂起来，应有足够的悬挂长度悬挂长度, ,并可加上必要的配重并可加上必要的配重 ，使，使悬挂系统固有频率悬挂系统固有频率低于激振低于激振频率频率1/31/3以下。为了产生一定的预加载荷，需要斜挂一定角度以下。为了产生一定的预加载

27、荷，需要斜挂一定角度低频激振时低频激振时：将激振器刚性地安装在地面或刚性很好的架子上，：将激振器刚性地安装在地面或刚性很好的架子上，让让安装的固有频率安装的固有频率比激振频率高比激振频率高3 3倍以上倍以上3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统激振器激振器弹簧弹簧柔性杆柔性杆激激振振器器试件试件柔性杆柔性杆试件试件3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统稳态正弦激励与随机激励稳态正弦激励与随机激励 3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统测量传感器测量传感器 阻抗头阻抗头：同时给出同一个点动态加速度和力的传感器同时给出同一个点动态加速度和力的传感器 机械阻抗：响应机械阻抗：响应加速度加

28、速度/激振激振力力 8770A5型阻抗头型阻抗头 量程量程 灵敏度灵敏度 频率范围频率范围加速度加速度 5g 1000 mV/g 1Hz 4kHz 力力 5Ib 1000 mV/Ib 3 3、动态特性测量系统、动态特性测量系统噪声噪声物理定义物理定义大量频率和相位各异的声音复合而成的无序合声大量频率和相位各异的声音复合而成的无序合声生理感受生理感受一种与人体有害的声音，它已成为主要公害之一一种与人体有害的声音，它已成为主要公害之一（机械）振动体在弹性介质中传播的声波（机械）振动体在弹性介质中传播的声波频率范围：频率范围：20Hz20kHz人的听觉人的听觉噪声测量目的噪声测量目的分析噪声产生的原

29、因分析噪声产生的原因降低或消除噪声降低或消除噪声评估环境评估环境主要物理参数主要物理参数n声压级声压级 声压：声波在物体上产生声压：声波在物体上产生压力压力p（单位帕（单位帕Pa=1N/m2） 正常人耳：可听到的最弱声压为正常人耳：可听到的最弱声压为2x102x105 5 Pa Pa基准基准/ /听阀声压听阀声压 感觉疼痛的声压为感觉疼痛的声压为20 Pa20 Pa痛阀声压痛阀声压 听阀听阀痛阀声压数量相差甚远痛阀声压数量相差甚远100万倍万倍 测量：声音器（电容、压电、电动），信号测量：声音器（电容、压电、电动），信号幅值变化巨大幅值变化巨大 声压合成：声压合成：n n个互不相关的声源个互不

30、相关的声源主要物理参数主要物理参数n声压级声压级 声压声压级级：噪声强弱采用噪声强弱采用声压的对数声压的对数表示，即表示，即 基准声压基准声压p po o取听阀声压取听阀声压2x102x105 5 Pa Pa声压级单位：分贝（声压级单位：分贝（dBdB）听阀听阀痛阀声压的噪声强弱为：痛阀声压的噪声强弱为：0 0120dB120dB环保控制噪声环保控制噪声 60dB60dB合成：合成：主要物理参数主要物理参数n声强级声强级 声强：声场中单位时间内通过单位面积的声强：声场中单位时间内通过单位面积的能量能量I（单位（单位W/m2） 正常人耳：感受到声强范围正常人耳：感受到声强范围10101212 1

31、 1 W/m2 听阀听阀痛阀声强数量相差甚远痛阀声强数量相差甚远 声强是个声强是个矢量矢量：与指定方向垂直的单位面积的声能量：与指定方向垂直的单位面积的声能量 鉴别声源、判定它的方位鉴别声源、判定它的方位 测量测量：传播方向上的声压和：传播方向上的声压和质点振动速度质点振动速度乘积的平均值乘积的平均值 （T T为声波周期）为声波周期）单位能量单位能量主要物理参数主要物理参数n声强级声强级 声强级：声强级：噪声强弱采用噪声强弱采用声强的对数声强的对数表示，即表示，即 基准声强基准声强I Io o取听阀声强取听阀声强10101212 W/m2声强级单位：分贝（声强级单位：分贝（dBdB）听阀声强级

32、听阀声强级为：为：0dB0dB； 痛阀声强级痛阀声强级为：为：120dB120dB普通谈话声的声强级普通谈话声的声强级 65dB65dB单位能量单位能量0dB0dB是否表是否表示无声音示无声音？主要物理参数主要物理参数n声功率级声功率级 声功率：声源在单位时间内辐射出的总能量声功率：声源在单位时间内辐射出的总能量W（单位（单位W） 注意：积分面不含声源时，结果为注意：积分面不含声源时，结果为0 0 声功率级：相对于基准声功率声功率级：相对于基准声功率W0的对数的对数基准声功率基准声功率W W0 0取取101012 12 W W声功率级是反映声源发射总能量的物理量，且声功率级是反映声源发射总能量

33、的物理量，且与测量位置无关与测量位置无关，因此它是因此它是声源特性声源特性的重要指标之一的重要指标之一 。单位能量单位能量I球面球面S半径半径R主要物理参数主要物理参数n声功率级声功率级 测量：无法直接测量测量：无法直接测量 通过通过间接测量声压级间接测量声压级来得到来得到声场中声场中半径为半径为R R的球面的球面上多点上多点声压声压p pi i的平均值为：的平均值为：自由声场自由声场中，声功率级中，声功率级仅半球方向传播的声功率级仅半球方向传播的声功率级 （相当于开阔地面或半消声室）（相当于开阔地面或半消声室）单位能量单位能量I球面球面S半径半径R噪声级的噪声级的合成合成 声场中若有声场中若

34、有n个互不相关的声源，其个互不相关的声源，其声压声压各自为各自为pin总声压、总声压级总声压、总声压级n总声功率级总声功率级n工程中，常利用两个噪声源的工程中，常利用两个噪声源的声压级之间差值声压级之间差值来求得总声压级值来求得总声压级值 L=Lx+L （ Lx噪声源中噪声源中较大的较大的一个声压级，一个声压级， L为附加增值）为附加增值）两个噪声源两个噪声源声声压级算算术差差012345678910附加增附加增值L3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.4背景噪声的扣除背景噪声的扣除n背景噪声背景噪声：在噪声测量时，即使所测量的声源停止发声，环境也：在噪声测量时，即使

35、所测量的声源停止发声，环境也存在着一定的噪声，称之为背景噪声、本底噪声存在着一定的噪声，称之为背景噪声、本底噪声n工程意义：只有从测量结果工程意义：只有从测量结果L中中扣除背景噪声扣除背景噪声L后，才能得到所后，才能得到所考察噪声的正确声压级值考察噪声的正确声压级值L Lx x Lx=L-L n由上表可以看出由上表可以看出若若被测噪声源被测噪声源的声压级高于的声压级高于本底噪声本底噪声的的10dB10dB，则可忽略其的，则可忽略其的影响影响若两者相差小于若两者相差小于dBdB，则，则测量结果无效测量结果无效被背景噪声淹没被背景噪声淹没与背景噪声的声与背景噪声的声压级算算术差差345678910

36、扣除扣除值L3.00 2.301.701.250.950.75 0.60 0.45噪声的频谱测量噪声的频谱测量n为了找出噪声产生的原因，必须知道噪声的为了找出噪声产生的原因，必须知道噪声的频率分布频率分布特性特性机机 床：电机噪声、齿轮啮合噪声、轴承噪声频率不同床：电机噪声、齿轮啮合噪声、轴承噪声频率不同内燃机：燃烧噪声、机械噪声、排气噪声频率不同内燃机：燃烧噪声、机械噪声、排气噪声频率不同n噪声频谱的测量技术噪声频谱的测量技术 频谱分析仪频谱分析仪: :声压信号的谱分析声压信号的谱分析频带声压级频带声压级: :某频带某频带( (频程频程) )中的声压级中的声压级常用带宽：倍频程、常用带宽：倍

37、频程、 1/3倍频程倍频程倍频程：倍频程：频带的上限频率比下限频率高一倍，简称倍频程频带的上限频率比下限频率高一倍，简称倍频程1/3倍频程倍频程：一个倍频程划分为一个倍频程划分为3个频程，每个频程为个频程，每个频程为1/3倍频程倍频程例如：例如：90180Hz、7101400Hz 倍频程倍频程 90120Hz、710900Hz 1/3倍频程倍频程中心中心频率率频率范率范围中心中心频率率频率范率范围31.522.445100071014006345902000140028001259018040002800560025018035580005600112005003557101600011200

38、22400中心中心频率率频率范率范围中心中心频率率频率范率范围2522.42880071090031.52835.5100090011204035.5451250112014005045561600140018006356712000180022408071902500224028001009011231502800355012511214040003550450016014018050004500560020018022463005600710025022428080007100900031028035510000900011200400355450125001120014000500450

39、560160001400018000630560710倍频程中心频率倍频程中心频率与频率范围与频率范围1/3倍频程中心频率倍频程中心频率与频率范围与频率范围噪声的噪声的主观主观评价评价计权声压级计权声压级声级机声级机n人耳对声音所感觉的强度取决于人耳对声音所感觉的强度取决于：声压大小声压大小声音的频率声音的频率n响度响度/ /响度级响度级：将：将频率和声压级频率和声压级统一起来的可以反映主观感觉的量统一起来的可以反映主观感觉的量 响度响度S S ：人耳判别声音强度大小的量，单位宋（：人耳判别声音强度大小的量，单位宋（sonesone） 1 1 sonesone: :频率频率1000Hz1000

40、Hz、声压级、声压级40dB40dB的平面行波的强度的平面行波的强度响度级响度级L LS S：单位是方（单位是方（phonphon） 噪声的主观评价噪声的主观评价n等响度曲线等响度曲线人耳人耳 不同频率对应不同声压级不同频率对应不同声压级低频区：需要强度大低频区：需要强度大中频区：需要强度小些中频区：需要强度小些n计权声压级计权声压级 从等响度曲线出发，在声从等响度曲线出发，在声测量仪器中添加测量仪器中添加频率计权频率计权网络网络，使得仪器的输出能，使得仪器的输出能近似地表达人耳对声音响近似地表达人耳对声音响度的感觉度的感觉噪声的主观评价噪声的主观评价nA A、B B、C C计权网络计权网络

41、A计权较好地模仿了人耳计权较好地模仿了人耳对低频段对低频段(500Hz以下以下)不不敏感、对敏感、对10005000Hz敏感的特点敏感的特点在噪声测量中，使用最广在噪声测量中，使用最广泛的是泛的是A声级声级，国际上已，国际上已把把A声级作为评价噪声的声级作为评价噪声的主要指标主要指标C计权已淘汰计权已淘汰B计权平值计权平值总声压级总声压级若若A计权较线性计权较线性计值的权大，表计值的权大，表明该声源频谱具明该声源频谱具有什么特点？有什么特点？中频丰富？中频丰富？n常用噪声测量仪器常用噪声测量仪器 是以是以声级计（计权声压级）声级计（计权声压级）为核心的噪声测量系统为核心的噪声测量系统n主要组成

42、设备主要组成设备传声器传声器声级计声级计频谱分析仪频谱分析仪校准仪校准仪5、噪声测量仪器噪声测量仪器传声器传声器传声器是将声信号转换为相应的电信号的传声器是将声信号转换为相应的电信号的传感器传感器n类型：电容、压电、驻极体等类型：电容、压电、驻极体等 n电容传声器电容传声器最常用的传声器最常用的传声器 声压声压金属膜片振动金属膜片振动后极板后极板可变电容直流极化电压电信号可变电容直流极化电压电信号优点优点：灵敏度高，频率响应平直、固有噪声低：灵敏度高，频率响应平直、固有噪声低缺点缺点：在较大湿度下，极板间容易放电并产生电噪声：在较大湿度下，极板间容易放电并产生电噪声5、噪声测量仪器噪声测量仪器

43、声级计声级计 测量声级测量声级 配合多种辅助仪器，进行频谱分析、记录噪声的时间特性等配合多种辅助仪器，进行频谱分析、记录噪声的时间特性等 n特点：特点：体积小，重量轻、操作简单等特点，适用于现场测量体积小，重量轻、操作简单等特点，适用于现场测量n组成组成5、噪声测量仪器噪声测量仪器声级计（声级计（噪声计噪声计）工作方框图）工作方框图声压级声压级计权声压级计权声压级（声级）（声级）声级计声级计SL-5858SL-5858多功能声级计（多功能多功能声级计（多功能噪音计噪音计）标准：标准：GB/T3785GB/T3785，IEC651 2IEC651 2型，型，ANSI S1.4 2ANSI S1.

44、4 2型型功能：功能：SL, SL, LeqLeq( (等效声级等效声级) )计权：计权：A, C, Linear, FilterA, C, Linear, Filter测量范围：测量范围：A A计权计权: 30: 30130dB130dBC C计权计权: 35: 35130dB130dB线线 性性: 35: 35130dB130dB时间特征：快时间特征：快, ,慢慢直流输出：直流输出：0 02V2V分辨率：分辨率：0.1dB0.1dB准确度：准确度：1dB1dB电源：电源：1 1节节9V 6F229V 6F22电池电池5、噪声测量仪器噪声测量仪器声级计声级计n分类分类 以测量精度区分以测量精

45、度区分型声级计型声级计: :实验室标准实验室标准型声级计型声级计: :精密型声级计精密型声级计型作为普通声级计型作为普通声级计型则为一般调查用型则为一般调查用 以测量信号的性质区分以测量信号的性质区分 一般声级计：测量平稳噪声，如持续行的一般声级计：测量平稳噪声，如持续行的 脉冲声级计：测量脉冲噪声，如枪炮、冲压机械、锤打声脉冲声级计：测量脉冲噪声，如枪炮、冲压机械、锤打声 积分声级计：测量在一定时间内的积分声级计：测量在一定时间内的等效连续声级等效连续声级 5、噪声测量仪器噪声测量仪器校准校准 n活塞发声器法活塞发声器法能产生一种标准声源，指标为：能产生一种标准声源，指标为： 频率为频率为2

46、50Hz2%250Hz2%， 声压级为声压级为124dB124dB的声音，声压级精度为的声音，声压级精度为0.2%0.2% n声级校准器法声级校准器法精度较活塞发声器低精度较活塞发声器低一种标准声源一种标准声源 ，指标为：，指标为： 频率为频率为1000Hz2%1000Hz2%，声压级为，声压级为94dB94dB的声音，声压级精度为的声音，声压级精度为0.3dB0.3dB 5、噪声测量仪器噪声测量仪器n噪声的常规测量噪声的常规测量声级计声级计 以测量噪声的以测量噪声的声压或声压级声压或声压级为基础的为基础的最大缺点是测量结果深最大缺点是测量结果深受环境的影响和限制受环境的影响和限制n噪声的其它

47、测量噪声的其它测量80年代起，国际上倾向于用年代起，国际上倾向于用声功率声功率来描述声源来描述声源 新的噪声测量方法新的噪声测量方法声强声强测量法测量法6、声功率与声强测量声功率与声强测量声功率测量声功率测量n噪声源声功率的测量噪声源声功率的测量自由场法：可忽略边界影响、均匀的各向同向的媒介中的声场自由场法：可忽略边界影响、均匀的各向同向的媒介中的声场混响室法：声传输中遇到边界要反射，与发射声在能量上要重叠混响室法：声传输中遇到边界要反射，与发射声在能量上要重叠现场测量法现场测量法n现场测量现场测量工业上的测试工业上的测试 绝对法绝对法/ /包络法：在假想的测量表面的若干个传声器位置上，根包络

48、法：在假想的测量表面的若干个传声器位置上，根据需要测得声压级，再算成声功率级据需要测得声压级，再算成声功率级 比较法：把比较法：把被测声源被测声源和和标准声源标准声源相比较相比较 当产品附近有许多反射面，本底噪声有时不能忽略时，这种方法当产品附近有许多反射面，本底噪声有时不能忽略时，这种方法也就不合适也就不合适6、声功率与声强测量声功率与声强测量声功率测量声功率测量现场测量绝对法现场测量绝对法6、声功率与声强测量声功率与声强测量半球测量表面半球测量表面矩形测量表面矩形测量表面S S0 0参考面积（参考面积（1m1m2 2）、）、L LP P为测量表面为测量表面S/RS/R的的平均声压级平均声压

49、级，K Kw w环境修正系数环境修正系数声强测量声强测量n声强：矢量声强：矢量声传播方向声传播方向 数值数值单位面积上的声功率单位面积上的声功率n测量：测量：声压声压p p容易测量，质点振动速度容易测量，质点振动速度v v无法直接测量无法直接测量 质点振动速度与传播方向上质点振动速度与传播方向上声压梯度声压梯度的积分成正比的积分成正比 声场声场R R处的声强为：处的声强为： I Im mGGabab（f f） 为声压信号为声压信号P Pa a（t t）和）和P Pb b（t t）间的单边）间的单边互功率谱互功率谱的虚的虚部，部，为空气密度，为空气密度，为角频率为角频率6、声功率与声强测量声功率

50、与声强测量Pa Pb传声器传声器R r声强测量声强测量n声强测量仪：带有一个专用的声强探头声强测量仪：带有一个专用的声强探头n声强的用途声强的用途声强的测量可用来声强的测量可用来鉴别声源和判定它的方位鉴别声源和判定它的方位，可以画出声源附近声能流，可以画出声源附近声能流动的路线动的路线利用声强的测量利用声强的测量在有背景噪声的情况下测量声源的声功率在有背景噪声的情况下测量声源的声功率 6、声功率与声强测量声功率与声强测量激励源激励源阻尼材料阻尼材料作业汇总作业汇总 1-3，1-5，1-6，1-7；2-4，2-7(1)，2-8，2-9；3-1，3-2，3-4，3-6，3-10；4-1，4-4，4-7，4-9；5-1，5-5，5-7，5-11，5-12，5-13；6-1，6-5，6-8，6-10，6-12，6-13综合大作业综合大作业结合工程实际或生活所见必须独立完成一个工程测试结合工程实际或生活所见必须独立完成一个工程测试系统的自主设计，其中测试对象和测试方法不限，并系统的自主设计，其中测试对象和测试方法不限，并鼓励有创新性的设计鼓励有创新性的设计设计作业的完整性和创新性设计作业的完整性和创新性