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1、第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 学学 习习 内容内容1. 了解噪声测试的物理学根本知识及人对噪声的客观度量方法;2. 了解常用的噪声丈量及分析仪器,重点掌握声级计的原理及运用方法;第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 1 1、噪声的定义、噪声的定义 噪声是声波的一种,具有声波的一切特性,噪声是声波的一种,具有声波的一切特性,不协调的声音称为噪声。不协调的声音称为噪声。声音可分为:声音可分为:次声:频率低于次声:频率低于20Hz20Hz的声音;的声音;可听声:人耳可听到的声音,频率为可听声:人耳可听到的声音,频率为20Hz20Hz到到20KHz20KHz;超声:声波的频率高到超
2、越人耳听觉范围的频超声:声波的频率高到超越人耳听觉范围的频率极限,人们觉察不到的声波;率极限,人们觉察不到的声波;特超声:高于超声频率上限的超高频声波如特超声:高于超声频率上限的超高频声波如300MHz300MHz、500MHz500MHz、1000MHz1000MHz的声波。的声波。12.1 12.1 概述概述第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 2 2、声、声压、声、声强和声功率和声功率 1 1声声压 声声压是指有声波是指有声波时,媒,媒质的的压力力对静静压没有声波没有声波时媒媒质的的压力的力的变化量,通常以化量,通常以其均方根其均方根值来表示。来表示。 声声压记为P P,单位位为牛
3、牛/ /米米2 2N/m2N/m2, ,即帕即帕PaPa。 听听阀声声压:正常人双耳能听到的:正常人双耳能听到的1000Hz1000Hz的的纯音的音的 声声压为210-5Pa210-5Pa; 基准声基准声压 : 210-5Pa : 210-5Pa第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 2) 2) 声强声强 声场中某一点处的声强定义为一个与声场中某一点处的声强定义为一个与指定方向声波由声源该点的传播方向相垂直的指定方向声波由声源该点的传播方向相垂直的单位面积上、每单位时间内传过的声能单位面积上、每单位时间内传过的声能 。 以以I I表示,其单位为瓦表示,其单位为瓦/ /米米2 2W/m2W/
4、m2 听阈声压的声强为听阈声压的声强为10-12W/m210-12W/m2,以此值作为基,以此值作为基准声强准声强 。3 3声功率声功率 声功率是声源在单位时间内发射出的总声功率是声源在单位时间内发射出的总能量,通常用能量,通常用W W表示,单位为瓦表示,单位为瓦W W。取。取10-12W10-12W作作为基准声功率。为基准声功率。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 3 3、声、声级和分和分贝 通常声通常声压、声、声强和声功率以分和声功率以分贝表示表示 ,分,分贝表示的表示的量与量与选定的基准量有关。定的基准量有关。1 1声声压级LpLp p0 p0为基准声基准声压p0=210-5Pa
5、p0=210-5Pa。2 2声声强级LILI I0 I0为基准声基准声强I0=10-12W/m2I0=10-12W/m2。 第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 3 3声功率声功率级LWLW 式中,式中,W0W0为基准声功率基准声功率W0=10-12WW0=10-12W。4 4分分贝的加、减和平均的加、减和平均 分分贝加法加法 通常情况下,声源不是通常情况下,声源不是单一的,一的,总是是有多个声源同有多个声源同时存在的。声存在的。声级的合成用分的合成用分贝加法加法来来进展。各声源声波互不相关的情况下展。各声源声波互不相关的情况下: :第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 LIiLI
6、i为第为第i i个声源的声强级个声源的声强级dBdBLWiLWi为第为第i i个声源的声功率级个声源的声功率级dBdB。总的声的声压级LptLpt声声强级的求和的求和 总声功率声功率级的求的求和和第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 分贝减法 在某些情况下,需求从总的丈量结果中减去被测声源以外的声音,如本底噪声的影响,以确定单独由被测声源产生的声级,这就要进展分贝相减的计算。 分贝的平均值 分贝平均值的求法由分贝求和法而来,即 n为测点数目;Lpi为第i点测得的声压级为测点数目为n点的平均声压级。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 故普通声级计中,参考等响曲线设置计权网络A、B、
7、C三种,对人耳敏感的频域加以强调,对人耳不敏感的频域加以衰减,就可直接读出反映人耳对噪声觉得的数值,使主客观量趋于一致。 4、声级计的计权网络、A声级程程度度线为等等响响曲曲线第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 A A计权网网络是效仿倍是效仿倍频等响曲等响曲线中的中的4040方曲方曲线设计的,的,较好地模好地模拟了人耳了人耳对低低频段段500500赫以下赫以下不敏感,不敏感,对1000-50001000-5000赫声敏感的特点。用赫声敏感的特点。用A A计权丈量的声丈量的声级叫做叫做A A声声级,记作分作分贝A A,或,或dBAdBA。 B B计权网网络是效仿是效仿7070方等响曲方等
8、响曲线,低,低频有衰减有衰减,C,C计权网网络是效仿是效仿100100方等响曲方等响曲线,在可听,在可听频率范率范围内,有近乎平直的特内,有近乎平直的特 点,点,让一切一切频率的声音近乎率的声音近乎均同均同经过,根本上不衰减,因此,根本上不衰减,因此C C计权网网络代表代表总声声压级。 第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 声级计的读数均为分贝值。显然,选用C档计权网络丈量时,声压级未经任何修正衰减,读数仍为声压级的分贝值。而A档和B档的计权网络,对声压级已有修正,故它们的读数不应是声压级,但也不是响度级,其读数应称声级的分贝值。上图所示为A、B、C计权网络的衰减曲线。第第1212章章
9、噪声测量技术噪声测量技术 12.2.1 传声器 传声器是将声信号转换成相应的电信号的一种声电换能器。 1、传声器的种类和构造 传声器按其变换原理,可分成电容式、压电式和电动式等类型,其中电容式传声器在噪声测试中的运用最为广泛。12.2 噪声丈量仪器第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 张紧的膜片与其靠得很 近的后极板组成一电容器。 在声压的作用下膜片产生 与声波信号相对应的振动, 使膜片与不动的后极板之间的极距改动,导致 该电容器电容量的相应变化。因此,电容式传声器是一极距变化型的电容传感器。运用直流极化电路输出一交变电压,此输出电压的大小和波形由作用膜片上的声压所决议。1) 电容式传声
10、器第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 压电式传声器主要由膜片和与其相联的压电晶体弯曲梁所组成在声压的作用下,膜片位移,同时压电晶体弯曲梁产生弯曲变形,由于压电资料的压电效应,使其两外表消费相应的电荷,得到一交变的电压输出。2)压电式传声器第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 电动式传声器,又称动圈式传声器在膜片的中间附有一线圈动圈,此线圈处于永久磁场的气隙中,在声压的作用下,线圈随膜片一同移动,使线圈切割磁力线而产生一相应的感应电动势。3)电动式传声器第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 2. 传声器的参数 1灵敏度 S = 电量输出/机械量输入,习惯上常把传声器的灵敏度级
11、LS简称为“灵敏度,灵敏度LS由下式确定: u为传声器的输出电压V;p为作用在传声器上的有效声压Pa;u0、p0为分别为基准电压和基准声压。 常取u0/p0=1V/Pa。 灵敏度又分声场灵敏度和声压灵敏度两种。声压灵敏度是输出电压与传声器放入声场后实际作用于膜片上的声压之比;声场灵敏度是指输出电压与传声器放入声场前所在位置的声压之比。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 2 2频率呼率呼应特性特性 传声器的声器的频率呼率呼应特性是指特性是指传声器灵敏声器灵敏度度对被被测噪声的噪声的频率呼率呼应。传声器的理想声器的理想频响特响特性是在性是在20Hz-20kHz20Hz-20kHz声声频范范
12、围内内坚持恒定。持恒定。 3 3动态范范围 传声器的声器的过载声声压级与等效噪声声与等效噪声声压级之之间的范的范围称称为动态范范围。 4 4指向性指向性 传声器的呼声器的呼应随声波入射方向随声波入射方向变化的特性称化的特性称为传声器的指向性。声器的指向性。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 5 5非非线性失真性失真 当被当被测声声压超出超出传声器正常运用声器正常运用的的动态范范围时,输出特性将呈非出特性将呈非线性,性,产生非生非线性失真。性失真。 6 6输出阻抗出阻抗 传声器种声器种类不同,其不同,其输出阻抗也出阻抗也不同,不同,这就要求后接就要求后接电路有相路有相应的的处置方式。置方
13、式。如如电容式容式传声器声器输出阻抗很高,出阻抗很高,应经阻抗阻抗变换或用高或用高输入阻抗的前置放大入阻抗的前置放大电路来匹配;而路来匹配;而电动式式传声器的声器的输出阻抗出阻抗较低,可直接与普通低,可直接与普通电压放大器放大器连用用 。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 1、声级计的分类按用途分:按其精度可分为四种类型: 0型声级计作为实验室用规范声级计; 1型相当于精细声级计; 2型作为普通用途声级计; 3型作为普级型声级计。12.2.2 12.2.2 声级计声级计积分分声声级计普普通通声声级计脉脉冲冲声声级计噪噪声声暴暴露露计第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 2 2、声
14、级计的义务原理、声级计的义务原理 声级计主要由传声器、输入级、声级计主要由传声器、输入级、放大器、衰减器、计权网络,检波电路和放大器、衰减器、计权网络,检波电路和电源等部分组成。电源等部分组成。 声信号经过传声器转换成交变的电压声信号经过传声器转换成交变的电压信号,经输入衰减器、输入放大器的适当信号,经输入衰减器、输入放大器的适当处置进入计权网络,以模拟人耳对声音的处置进入计权网络,以模拟人耳对声音的呼应,而后进入输出衰减器和输出放大器,呼应,而后进入输出衰减器和输出放大器,最后经过均方根值检波器检波输出不断流最后经过均方根值检波器检波输出不断流信号驱动指示表头,由此显示出声级的分信号驱动指示
15、表头,由此显示出声级的分贝值贝值 。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 3 3、声、声级计的运用的运用 声声级计的校准:的校准: 普通声普通声级计本身能本身能产生一个生一个规范的范的电信号用于校准放信号用于校准放大器等大器等电路的增益。在丈量前,路的增益。在丈量前,对传声器或声声器或声级计整机整机进展校准,展校准,必要必要时丈量完成后再校准一次。丈量完成后再校准一次。电容容传声器常用的校准器有活塞声器常用的校准器有活塞发声器、落球声器、落球发声器等。如国声器等。如国产NX6NX6型活塞型活塞发声器,其校准不确声器,其校准不确定在定在0.2dB
16、0.2dB以内。以内。 第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 声声级计的指示表的指示表头普通有普通有“快、快、“慢两档,根据慢两档,根据测试声声压随随时间动摇的幅度大小来作相的幅度大小来作相应选择。 输入入级是一阻抗是一阻抗变换器,用来使高内阻抗的器,用来使高内阻抗的电容容传声声器与后器与后级放大器匹配。要求放大器匹配。要求输入入级的的输入入电容小和容小和输入入电阻高。阻高。但当但当输入信号入信号较大大时,又需求,又需求对信号信号进展衰减,使展衰减,使电表指表指针得得到适当的偏到适当的偏转。 为了插入了插入滤波器和波器和计权网网络,故衰减器和放大器分成,故衰减器和放大器分成两两级,即,即
17、输入衰减器、入衰减器、输入放大器和入放大器和输出衰减器、出衰减器、输出放大器出放大器等。等。 计权网网络是模是模拟人耳人耳对不同声音的反响而不同声音的反响而设计的的滤波波线路。路。 当当计权网网络开关放在开关放在“线性性时,声,声级计是是线性性频率呼率呼应,测得的是声得的是声压级。当放在。当放在A A、B B或或C C位置位置时,计权网网络插入在插入在输入放大器与入放大器与输出放大器之出放大器之间,测得相得相应的的计数声数声级。 第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 LD824声级计CAL250CAL250校准器校准器标定信号标定信号第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 传声器的取向 : 场型与压力型传声器在自在场中丈量噪声时的取向。第第1212章章 噪声测量技术噪声测量技术 作 业1.1.常用的噪声丈量仪器有哪些?各有何特点?常用的噪声丈量仪器有哪些?各有何特点?2 2 在所调查的声源发生时,测得某点的声压级在所调查的声源发生时,测得某点的声压级为为93dB;93dB;而所调查的声源不发声时而所调查的声源不发声时, ,测得该点得测得该点得声压级为声压级为86dB.86dB.求声源在该点产生的声压级值求声源在该点产生的声压级值. .