武理工噪声控制工程讲义03噪声测量技术.docx

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1、3噪声测量技术?本章提要?；噪声测量是噪声监测、控制及噪声研究的重要手段。通过噪声；?测量，了解噪声的污染程度、噪声源的状况和噪声的特征，确定控制;；噪声的措施，检验与评价噪声控制的效果。本章主要介绍噪声测量；，原理和技术，噪声测量仪器的使用，测点的选择，环境噪声、工业企业？；噪声等的测量方法，测量数据的处理分析等。；3#1噪声测量仪器常用的噪声测量仪器有：声级计、频谱分析仪、电平记录仪与磁带记录仪、计算机控制测量仪器。3.1.1声级计声级计是最基本的噪声测量仪器，是一种不同于电压表等客观性电子仪表的电子仪器。它在把声信号转换成电信号时，可模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度

2、的频率特性，以及不同响度时改变频率特性的强度特性。它所反映的量是通过时间计权、频率计权处理后的量，其大小反映人耳对声音的主观感受，因此，声级计是一种主观性电子仪器。它具有体积小、质量轻、操作简单、便于携带等特点，适用于室内噪声、环境噪声、建筑噪声等各种噪声的测量。声音由振动引起的，将声级计的传声器换成加速度计传感器，就可以进行振动方面的测量。3.1.1.1声级计的分类声级计按用途可分为一般声级计、脉冲声级计、积分声级计等。国际电工委员会IEC651和国家标准GB3785-83将声级计按精度分为。型、I型、型和#型四种类型。O型声级计的精度为土O.4dB,在实验室作标准仪器使用；I型声级计的精度

3、为0.7dB,在实验室作精密仪器使用，用于声学研究；型声级计的精度为土1.OdB,是现场测量的通用仪器：#型声级计的精度为1.5dB,作为噪声监测和普查型声级计使用。按习惯称0型和I型声级计为精密声级计，”型、#型声级计为普通声级计。各型声级计的主要性能指标见表3.1所示。表3.1各型声级计的主要性能指标（dB）声级计类型0IIl#测量精度0.40.7101.5工作Ih内的读数变化0.20.30.50.5不同频率范用声级量程精度容差31.5Hz8kHz0.30.50.71.020Hz12.5kHz0.510精密声级计具有测量频带声压级的功能，精密声级计配有倍频程或1/3倍频程滤波器。国标GB/

4、T1462393规定，用于城市区域环境噪声测量的仪器精度为”型以上的积分声级计。3.1.1.2声级计的工作原理及组成1 .声级计的工作原理见图3.1所示，声压由传声器膜片接收，将声压信号转换成电信号，经前置放大器作阻抗变换后送到输入衰减器，表头指示范围一般只有20dB,而所测声压有时可达14OdB以上，必须使用衰减器衰减较强的信号，再由输入放大器定量放大。放大后的信号由计权网络计权，模拟人耳对不同频率有不同灵敏度的听觉响应。在计权网络处可外接滤波器，这样可做频谱分析。输出的信号由输出衰减器减到额定值，送到输出放大器放大，使信号达到相应的功率输出，输出信号经RMS检波后（均方根检波电路）送出有效

5、值电压推动电表，显示所测的声压级分贝值。2 .声级计的组成各类声级计的工作原理大致相同，由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器和指示器等部分组成。（1）传声器（又称话筒）计枚M端图3-1声级计工作方框图传声器是把声压转换成交流电压的换能元件，直接影响声级计测量的准确程度。传声器的类型很多，转换原理及结构各不相同。噪声的频率及强度可能遍及整个听觉区域，要求传声器必须具有频率范围宽、频率响应平直、动态范围大、失真小、体积小、灵敏度变化小、本底噪声低、稳定性好等特征。在声级计中，多选用空气电容传声器和驻极体电容传声器。Mil/1 三 电容传声器主要由很薄的金属膜片（或涂金属的塑料膜片）和相互紧靠

6、着的后极板组成（见图32所示）O电容传声器的膜片和后极板相互绝缘，构成以空气为介质的电容器的两个电极板，声波作用在膜片上，使膜片与后极板间距变化，电容变化产生交变电压信号输送到仪器。电容传声器是精密的测量元件，膜片很薄，容易破损，使用时必须十分小心，妥善保管，避免受潮，否则两极板间容易放电并产生噪声，严重时会造成击穿而损坏。电容传声器具有频率响应平直，动态范围大，灵敏度高，固有噪声低，受电磁场和外界振动影响较小等优点。驻极体电容传声器在膜片与后极板之间填充驻极体，用驻极体的电压代替外加的直流极化电压。这种传声器使用方便，但性能比一般电容传声器差。根据传声器在声场中的频率响应不同，分为自由场型（

7、声场型）传声器和压强型传声器。自由场型传声器主要用于自由声场测量，能较真实测量出传声器放入前该点原来的自由场声压，传声器放入后对声场的影响已被修正，在声级计中使用的就是这种传声器。声强型传声器主要用在配合仿真耳进行受话器测量或听力计校准。两种传声器不能混淆使用。（2）放大器电容传声器把声音变成电信号，电信号一般很微弱，需要进行放大。对声级计中放大器的要求是：具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗，有较小的非线性失真和较宽的频率范围，频率响应特性平直，本底噪声低。在使用中要求性能稳定，放大倍数随温度和时间的变化小，以保证测量的准确性和可靠性。声级计内的放大系统包括输入放大器和输出放大器。（3）衰减器

8、声级计的测量范围一般为25140dB。声级计的放大器、检波器、指示器不可能有这么大的动态范围和量程范围，故要采用衰减器。衰减器分为输入衰减器和输出衰减器，其作用为：保证高、低声级在电表上都有适当的指示，以减少误差；可使放大器保持一定的动态范围，高声级通过衰减后，其输入信号不因放大器过我而失真；保证一定的信噪比。（4）计权网络声级计是一种反映主观量的仪器，使其读数能反映人耳对声音的主观感受。计权网络是一组进行频率滤波的电网络。国际电工委员会（IEC）根据计权网络衰减特性的不同，规定A计权网络、BW权网络、C计权网络。各计权网络的频率响应见表3.2所示。各计权网络的特性曲线见图3.3所示。表3.2

9、各计权网络的频率响应（dB）频率（HZ）A计权B计权C计权频率（HZ）A计权B计权C计权10-70.4-38.2-14.3500-3.2-0.3-0.012.5-63.4-33.2-11.2630-1.9-0.1-0.016-56.7-28.5-8.5800-0.8-0.0-0.020-50.5-24.2-6.2100000025-44.7-20.4-4.41250+0.6-0.0-0.031.5-39.417.1-3.01600+1.0-0.0-0.140-34.6-14.2-2.02000+1.2-0.1-0.250-30.2-11.6-1.32500+1.3-0.2-0.363-26.2

10、-9.3-0.83150+1.2-0.4-0.580-22.5-7.4-0.54000+1.0-0.7-0.81-19.1-5.6-0.35000+0.5-1.2-1.3125-16.1-4.2-0.26300-0.1-1.92.0160-13.4-3.0-0.18000-1.1-2.9-3.0200-10.9-2.00.010000-2.5-4.3-4.4250-8.6-1.3-0.012500-4.8-6.1-6.2315-6.6-0.8-0.016000-6.6-8.4-8.5400-4.8-0.5-0.020000-9.3-11.1-11.2图3.3中，A计权网络频率响应曲线相当于40

11、方等响曲线的倒置曲线，B;3DM)IBmioonouooWton3000IOOCOMcta)图3.3各计权网络的频率响应特性曲线计权网络频率响应曲线相当于70方等响曲线，C计权I阿络频率响应曲线相当于100方等响曲线。用计权网络测得的读数为声级，是经过频率计权后的声压级，与声压级是有区别的，其单位分别为分贝A(dB(A)、分贝B(dB(B)、分贝C(dB(C)。实践表明，不论噪声强度的高低，宽频率范围噪声引起的烦恼和造成的听觉危害程度与A计权网络测得的声级相关性较好，因此在测量一般宽频率噪声时，多用A计权网络；D声级主要用于测量航空噪声：L计权网络可作为客观量度的测量，单位为dB0声级计设有时

12、间计权挡位“S”(慢)、“F(快)挡，有时还设有“I”(脉冲)挡位。“S”、“F”、T挡反应速度的时间常数分别为125ms、IoOoms、35ms。“S”挡适合测量起伏变化较大的噪声；“F”挡的平均时间与人耳的听觉生理特性相近，适合测量稳态噪声和记录噪声随时间的起伏变化；“I”挡适合测量脉冲噪声。(5)检波器与指示器检波器用来将放大器输出的交流信号检波(整流)成直流信号，以便在表头上获得适当的指示。为了测量不同的值，相应有峰值、平均值和近似有效值检波电路，其中有效值(均方根值)使用较多。有时也测量信号的峰值和平均值，如测量冲击信号的幅度或考虑放大器是否会出现过载时，需要测量峰值。声级计可用电表

13、方式指示，电表读数按分贝刻度，缺点是体积大、读数不直观、不耐振动、读数不易精确。用数字显示的声级计称数字声级计，是将模拟电路检波输出的直流信号反馈给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，并以数字显示。由于软件可按要求编制，数字声级计具有多用性优点：可根据需要提供瞬时声级、最大声49级、统计声级、等效连续声级、噪声暴露声级等数据：缺点是数字显示不断更换，不能连续监视测量的变化。（6）声级计的主要附件防风罩。风对噪声的测量有影响，风吹传声器膜片会产生风噪声。所测噪声声压级越低，风的影响越大，为此需在传声器上罩防风罩，防风罩通常可降低风噪声101

14、2dBo鼻形锥。在高速气流中测量噪声，风罩不适用，可用鼻形锥降低风噪声。其外形呈流线型，像炮弹弹头。延伸电缆。测量精度要求较高或在某些特殊情况下，测量仪器与测试人员相距较远，可用屏蔽电缆连接电容传声器（随接前置放大器）和声级计。屏蔽电缆长度为几米或几十米，电缆的衰减很小，可以忽略。但插头与插座接触不良，会带来较大衰减。因此要对连接电缆后的整个系统用校准器校准。（7）声级计的校准为了保证测量准确性，声级计使用前后要进行校准。通常使用活塞发生器、声级校准器或其他声压校准仪器对声级计校准。!活塞发生器：是较精确的校准器，在传声器的膜片上产生一个恒定的声压级（如124dB）。活塞发声器的信号频率一般为250Hz,在校准声级计时，频率计权必须放在“线性”挡或“C”挡，不能在“A”挡校准。用活塞发生器校准时，要注意对环境大气压的修正，特别是在海拔较高地区。国产的NX6活塞发生器产生124dB0.2dB声压级，频率250Hz,非线性失真不大于3%。”声级校准器：是简易校准器，如国产ND9校准器。校准时，其信号频率是1OOOHzo在IoOOHZ处，任何计权或线性响应、灵敏度都相同。校准时，对1英寸或24mm外径的自由声场响应电容传声器，校准值为93.6dB：对1/2英寸或12mm外径的自由声场响应传声器，校准值为93.8dB,校准器应定期送计量部门鉴定。声级计使用电池供电，在声