《噪聲測(cè)量技術(shù)》PPT課件.ppt

學(xué) 習(xí) 內(nèi)容,1. 了解噪聲測(cè)試的物理學(xué)基本知識(shí)及人對(duì)噪聲的主觀度量方法； 2. 了解常用的噪聲測(cè)量及分析儀器，重點(diǎn)掌握聲級(jí)計(jì)的原理及使用方法；,1、噪聲的定義 噪聲是聲波的一種，具有聲波的一切特性，不協(xié)調(diào)的聲音稱為噪聲。 聲音可分為： 次聲：頻率低于20Hz的聲音； 可聽聲：人耳可聽到的聲音，頻率為20Hz到20KHz； 超聲：聲波的頻率高到超過(guò)人耳聽覺范圍的頻率極限，人們覺察不到的聲波； 特超聲：高于超聲頻率上限的超高頻聲波如300MHz、500MHz、1000MHz的聲波。,12.1 概述,2、聲壓、聲強(qiáng)和聲功率 1）聲壓 聲壓是指有聲波時(shí)，媒質(zhì)的壓力對(duì)靜壓（沒(méi)有聲波時(shí)媒質(zhì)的壓力）的變化量，通常以其均方根值來(lái)表示。 聲壓記為P，單位為牛/米2（N/m2）,即帕（Pa）。 聽閥聲壓：正常人雙耳能聽到的1000Hz的純音的 聲壓為210-5Pa； 基準(zhǔn)聲壓 : 210-5Pa,2) 聲強(qiáng) 聲場(chǎng)中某一點(diǎn)處的聲強(qiáng)定義為一個(gè)與指定方向（聲波由聲源該點(diǎn)的傳播方向）相垂直的單位面積上、每單位時(shí)間內(nèi)傳過(guò)的聲能 。 以I表示，其單位為瓦/米2（W/m2） 聽閾聲壓的聲強(qiáng)為10-12W/m2，以此值作為基準(zhǔn)聲強(qiáng) 。 3）聲功率 聲功率是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量，通常用W表示，單位為瓦（W）。取10-12W作為基準(zhǔn)聲功率。,3、聲級(jí)和分貝 通常聲壓、聲強(qiáng)和聲功率以分貝表示 ，分貝表示的量與選定的基準(zhǔn)量有關(guān)。 1）聲壓級(jí)（Lp） p0為基準(zhǔn)聲壓（p0=210-5Pa）。 2）聲強(qiáng)級(jí)（LI） I0為基準(zhǔn)聲強(qiáng)（I0=10-12W/m2）。,3）聲功率級(jí)（LW） 式中，W0為基準(zhǔn)聲功率（W0=10-12W）。 4）分貝的加、減和平均 分貝加法 通常情況下，聲源不是單一的，總是有多個(gè)聲源同時(shí)存在的。聲級(jí)的合成用分貝加法來(lái)進(jìn)行。各聲源聲波互不相干的情況下:,LIi為第i個(gè)聲源的聲強(qiáng)級(jí)（dB） LWi為第i個(gè)聲源的聲功率級(jí)（dB）。,總的聲壓級(jí)Lpt,聲強(qiáng)級(jí)的求和,總聲功率級(jí)的求和,分貝減法 在某些情況下，需要從總的測(cè)量結(jié)果中減去被測(cè)聲源以外的聲音，如本底噪聲的影響，以確定單獨(dú)由被測(cè)聲源產(chǎn)生的聲級(jí)，這就要進(jìn)行分貝相減的計(jì)算。 分貝的平均值 分貝平均值的求法由分貝求和法而來(lái)，即 n為測(cè)點(diǎn)數(shù)目；Lpi為第i點(diǎn)測(cè)得的聲壓級(jí)為測(cè)點(diǎn)數(shù)目為n點(diǎn)的平均聲壓級(jí)。,故一般聲級(jí)計(jì)中，參考等響曲線設(shè)置計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)A、B、C三種，對(duì)人耳敏感的頻域加以強(qiáng)調(diào)，對(duì)人耳不敏感的頻域加以衰減，就可直接讀出反映人耳對(duì)噪聲感覺的數(shù)值，使主客觀量趨于一致。,4、聲級(jí)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A聲級(jí),水平線為等響曲線, A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿倍頻等響曲線中的40方曲線設(shè)計(jì)的，較好地模仿了人耳對(duì)低頻段（500赫以下）不敏感，對(duì)1000-5000赫聲敏感的特點(diǎn)。用A計(jì)權(quán)測(cè)量的聲級(jí)叫做A聲級(jí)，記作分貝（A），或dBA。 B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿70方等響曲線，低頻有衰減,C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿100方等響曲線，在可聽頻率范圍內(nèi)，有近乎平直的特 點(diǎn)，讓所有頻率的聲音近乎均同通過(guò)，基本上不衰減，因此C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)代表總聲壓級(jí)。,聲級(jí)計(jì)的讀數(shù)均為分貝值。顯然，選用C檔計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量時(shí)，聲壓級(jí)未經(jīng)任何修正（衰減），讀數(shù)仍為聲壓級(jí)的分貝值。而A檔和B檔的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)聲壓級(jí)已有修正，故它們的讀數(shù)不應(yīng)是聲壓級(jí)，但也不是響度級(jí)，其讀數(shù)應(yīng)稱聲級(jí)的分貝值。上圖所示為A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的衰減曲線。,12.2.1 傳聲器 傳聲器是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)的一種聲電換能器。 1、傳聲器的種類和結(jié)構(gòu) 傳聲器按其變換原理，可分成電容式、壓電式和電動(dòng)式等類型，其中電容式傳聲器在噪聲測(cè)試中的應(yīng)用最為廣泛。,12.2 噪聲測(cè)量?jī)x器,張緊的膜片與其靠得很 近的后極板組成一電容器。 在聲壓的作用下膜片產(chǎn)生 與聲波信號(hào)相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)， 使膜片與不動(dòng)的后極板之間的極距改變，導(dǎo)致 該電容器電容量的相應(yīng)變化。因此，電容式傳聲器是一極距變化型的電容傳感器。運(yùn)用直流極化電路輸出一交變電壓，此輸出電壓的大小和波形由作用膜片上的聲壓所決定。,1) 電容式傳聲器,壓電式傳聲器主要由膜 片和與其相聯(lián)的壓電晶體彎 曲梁所組成在聲壓的作用下， 膜片位移，同時(shí)壓電晶體彎 曲梁產(chǎn)生彎曲變形，由于壓電材料的壓電效 應(yīng)，使其兩表面生產(chǎn)相應(yīng)的電荷，得到一交變 的電壓輸出。,2)壓電式傳聲器,電動(dòng)式傳聲器，又稱 動(dòng)圈式傳聲器在膜片的中 間附有一線圈（動(dòng)圈）， 此線圈處于永久磁場(chǎng)的氣 隙中，在聲壓的作用下，線圈隨膜片一起移 動(dòng)，使線圈切割磁力線而產(chǎn)生一相應(yīng)的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)。,3)電動(dòng)式傳聲器,2. 傳聲器的參數(shù) 1）靈敏度 S = 電量輸出/機(jī)械量輸入，習(xí)慣上常把傳聲器的靈敏度級(jí)LS簡(jiǎn)稱為“靈敏度”，靈敏度LS由下式確定： u為傳聲器的輸出電壓（V）；p為作用在傳聲器上的有效聲壓（Pa）；u0、p0為分別為基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)聲壓。 （常取u0/p0=1V/Pa）。 靈敏度又分聲場(chǎng)靈敏度和聲壓靈敏度兩種。聲壓靈敏度是輸出電壓與傳聲器放入聲場(chǎng)后實(shí)際作用于膜片上的聲壓之比；聲場(chǎng)靈敏度是指輸出電壓與傳聲器放入聲場(chǎng)前所在位置的聲壓之比。,2）頻率響應(yīng)特性 傳聲器的頻率響應(yīng)特性是指?jìng)髀暺黛`敏度對(duì)被測(cè)噪聲的頻率響應(yīng)。傳聲器的理想頻響特性是在20Hz-20kHz聲頻范圍內(nèi)保持恒定。 3）動(dòng)態(tài)范圍 傳聲器的過(guò)載聲壓級(jí)與等效噪聲聲壓級(jí)之間的范圍稱為動(dòng)態(tài)范圍。 4）指向性 傳聲器的響應(yīng)隨聲波入射方向變化的特性稱為傳聲器的指向性。,5）非線性失真 當(dāng)被測(cè)聲壓超出傳聲器正常使用的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，輸出特性將呈非線性，產(chǎn)生非線性失真。 6）輸出阻抗 傳聲器種類不同，其輸出阻抗也不同，這就要求后接電路有相應(yīng)的處理方式。如電容式傳聲器輸出阻抗很高，應(yīng)經(jīng)阻抗變換或用高輸入阻抗的前置放大電路來(lái)匹配；而電動(dòng)式傳聲器的輸出阻抗較低，可直接與一般電壓放大器連用 。,1、聲級(jí)計(jì)的分類 按用途分： 按其精度可分為四種類型： 0型聲級(jí)計(jì)作為實(shí)驗(yàn)室用標(biāo)準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)； 1型相當(dāng)于精密聲級(jí)計(jì)； 2型作為一般用途聲級(jí)計(jì)； 3型作為普級(jí)型聲級(jí)計(jì)。,2、聲級(jí)計(jì)的工作原理 聲級(jí)計(jì)主要由傳聲器、輸入級(jí)、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，檢波電路和電源等部分組成。 聲信號(hào)通過(guò)傳聲器轉(zhuǎn)換成交變的電壓信號(hào)，經(jīng)輸入衰減器、輸入放大器的適當(dāng)處理進(jìn)入計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，以模擬人耳對(duì)聲音的響應(yīng)，而后進(jìn)入輸出衰減器和輸出放大器，最后通過(guò)均方根值檢波器檢波輸出一直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)指示表頭，由此顯示出聲級(jí)的分貝值 。,3、聲級(jí)計(jì)的使用 聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)： 一般聲級(jí)計(jì)自身能產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)用于校準(zhǔn)放大器等電路的增益。在測(cè)量前，對(duì)傳聲器或聲級(jí)計(jì)整機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，必要時(shí)測(cè)量完成后再校準(zhǔn)一次。電容傳聲器常用的校準(zhǔn)器有活塞發(fā)聲器、落球發(fā)聲器等。如國(guó)產(chǎn)NX6型活塞發(fā)聲器，其校準(zhǔn)不確定在0.2dB以內(nèi)。,聲級(jí)計(jì)的指示表頭一般有“快”、“慢”兩檔，根據(jù)測(cè)試聲壓隨時(shí)間波動(dòng)的幅度大小來(lái)作相應(yīng)選擇。 輸入級(jí)是一阻抗變換器，用來(lái)使高內(nèi)阻抗的電容傳聲器與后級(jí)放大器匹配。要求輸入級(jí)的輸入電容小和輸入電阻高。但當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)，又需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減，使電表指針得到適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)。 為了插入濾波器和計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，故衰減器和放大器分成兩級(jí)，即輸入衰減器、輸入放大器和輸出衰減器、輸出放大器等。 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對(duì)不同聲音的反應(yīng)而設(shè)計(jì)的濾波線路。 當(dāng)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)開關(guān)放在“線性”時(shí)，聲級(jí)計(jì)是線性頻率響應(yīng)，測(cè)得的是聲壓級(jí)。當(dāng)放在A、B或C位置時(shí)，計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)插入在輸入放大器與輸出放大器之間，測(cè)得相