機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)CH9

單擊此處編輯母版文本(wénběn)樣式第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)1第9章噪聲(zàoshēng)的測(cè)量NoiseMeasurement9.1概述9.2噪聲的度量9.3噪聲測(cè)量常用儀器及測(cè)量方法9.4噪聲的控制及利用返回精品資料9.1概述(ɡàishù)聲音是在某種彈性介質(zhì)中的一種(yīzhǒnɡ)振動(dòng)過程介質(zhì)的基本類型有三種：氣體、液體、固體聲波（振源頻率在20~20000Hz時(shí)，人的耳朵可以聽到）次聲波（振源頻率低于20Hz時(shí)，人耳無(wú)法聽到)超聲波（振源頻率高于20000Hz時(shí)，人耳無(wú)法聽到）噪聲：人們不需要的聲音精品資料機(jī)械設(shè)備噪聲的起因：1、空氣動(dòng)力性噪聲——空氣振動(dòng)產(chǎn)生2、結(jié)構(gòu)性噪聲——固體振動(dòng)產(chǎn)生3、電磁性噪聲——電磁在氣隙中感應(yīng)(gǎnyìng)產(chǎn)生交變力而引起噪聲對(duì)人的危害(wēihài)1、干擾休息和睡眠、影響工作效率2、損傷視聽覺器官精品資料9.2噪聲(zàoshēng)的度量聲場(chǎng)(shēnɡchǎnɡ)：聲波傳播的空間自由聲場(chǎng)：允許聲波在任何方向作無(wú)反射自由傳播的空間半自由聲場(chǎng)：僅以地面作為反射面，而其余方向均符合自由聲場(chǎng)的條件混響聲場(chǎng)：允許聲波在任何方向作無(wú)吸收傳播的空間半混響聲場(chǎng)：邊界上既不完全吸收，也不完全反射聲波的空間精品資料聲壓(shēnɡyā)與聲壓(shēnɡyā)級(jí)聲壓(shēnɡyā):指某點(diǎn)上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為Pa（帕）。聽閥聲壓:指正常人剛能聽到的1000Hz聲音的聲壓為2×10-5Pa，并規(guī)定為基準(zhǔn)參考聲壓，記為p0。聲壓級(jí):是一個(gè)相對(duì)比較的量綱一的量（無(wú)量綱量）。相對(duì)于聲壓p的聲壓級(jí)L

p定義為dBp0為基準(zhǔn)參考聲壓精品資料單擊此處編輯母版標(biāo)題(biāotí)樣式常見(chánɡjiàn)的聲壓級(jí)的范圍精品資料聲強(qiáng)(shēnɡqiánɡ)與聲強(qiáng)(shēnɡqiánɡ)級(jí)聲強(qiáng):在傳播方向上單位時(shí)間(shíjiān)內(nèi)通過單位面積的聲能量，以I表示，單位為W/m2。聲強(qiáng)是矢量，有方向有大小。聲強(qiáng)級(jí)LI:聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng)I0(取I0=10×10-12W/m2）的比值常用對(duì)數(shù)的10倍來(lái)表示，稱為聲強(qiáng)級(jí)LI（單位為dB），也是一種量綱為1的量，定義為dB對(duì)于球形聲源,傳播過程中沒受到任何阻礙，也不存在能量損失,則聲強(qiáng)隨著與聲源距離的平方而減小W精品資料聲功率及聲功率級(jí)聲功率(W):聲源在單位(dānwèi)時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量，單位(dānwèi)為W;聲功率級(jí)(Lw):聲功率(W)與參考基準(zhǔn)(jīzhǔn)聲功率W0(取W0=10-12W)的比值常用對(duì)數(shù)的10倍來(lái)表示，聲功率級(jí)LW（單位為dB）精品資料通用語(yǔ)言(yǔyán)與若干樂器輸出功率值的近似值聲源峰值功率/W男生會(huì)話女生會(huì)話單簧管低音提琴鋼琴管樂器37in×36in的低音鼓75件樂器的交響樂2×10-34×10-35×10-216×10-227×10-231×10-225.070~100精品資料響度和響度級(jí)是根據(jù)人耳的特性，仿照聲壓和聲壓級(jí)的概念(gàiniàn)引出的與頻率有關(guān)的反映主觀感覺的量，單位分別是宋和方。1宋為40方的響度級(jí)，即1宋是聲壓40dB、頻率(pínlǜ)為1000Hz的純音素產(chǎn)生的響度。響度(宋)響度級(jí)(方)噪聲的響度及響度級(jí)精品資料純音(chúnyīn)的等響曲線-100102030405060708090100110120130140-2030501003008002000800040200200500400010000102030405060708013012011010090MAF方方頻率(pínlǜ)/Hz等響曲線圖聲壓級(jí)/dB精品資料多聲源的噪聲(zàoshēng)強(qiáng)度Wi表示(biǎoshì)第i個(gè)聲源的聲功率。第i個(gè)聲源的聲強(qiáng)兩個(gè)以上相互獨(dú)立的聲源，同時(shí)發(fā)出來(lái)的聲功率和聲強(qiáng)可以代數(shù)相加，即W=W1+W2+W3+···+Wi+···+Wn

I=I1+I2+I3+···+Ii+···+In總聲功率級(jí):總聲強(qiáng)級(jí):精品資料從聲壓及聲壓級(jí)出發(fā)，當(dāng)兩個(gè)(liǎnɡɡè)以上的噪聲同時(shí)存在時(shí)，如果從n個(gè)聲源(shēnɡyuán)發(fā)出的噪聲（或是由同一聲源(shēnɡyuán)發(fā)出的噪聲頻譜中的各頻率成分），且互不相干，則合成噪聲的總聲壓p為由此得:精品資料2/4/2023噪聲(zàoshēng)的分析方法與評(píng)價(jià)1.噪聲(zàoshēng)的頻譜分析(1)倍頻程分析目的:了解其頻率組成及相應(yīng)能量的大小，從中找出噪聲源，進(jìn)而控制噪聲。原理:是按一定寬度的頻帶來(lái)進(jìn)行的，即分析各個(gè)頻帶對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)。采用倍頻程分析時(shí)，相差n個(gè)倍頻程時(shí)兩個(gè)中心頻率之間的關(guān)系為n是正數(shù)，其值越小，頻程分得越細(xì)。精品資料(2)頻譜分析(fēnxī)只有單頻率(pínlǜ)的聲音稱為純音。由強(qiáng)度不同的許多頻率純音所組成的聲音稱為復(fù)音，組成復(fù)音的強(qiáng)度與頻率的關(guān)系圖稱為聲頻譜，簡(jiǎn)稱頻譜。低頻噪聲指噪聲頻譜中最高聲級(jí)分布在350Hz以下；中頻噪聲指最高聲級(jí)分布在350~1000Hz中間；高頻噪聲（1000Hz以上）。噪聲頻譜表示一定頻帶范圍內(nèi)聲壓級(jí)的分布情況。頻譜中各峰值所對(duì)應(yīng)的頻率（帶）就是某種聲源產(chǎn)生的，找到了主要峰值聲源就為噪聲控制提供了依據(jù)。人說(shuō)話聲音的波形與頻譜精品資料2.聲級(jí)計(jì)的頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)從等響度曲線出發(fā)，在測(cè)量?jī)x器上通過采用某些濾波器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)不同頻率的聲音信號(hào)(xìnhào)實(shí)行不同程度的衰減，使得儀器的讀數(shù)能近似地表達(dá)人對(duì)聲音的響應(yīng)，這種網(wǎng)絡(luò)稱為頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿倍頻程等響曲線中的40方曲線，較好地模仿了人耳對(duì)低頻段(500Hz以下)不敏感，而對(duì)于1000～5000Hz聲敏感的特點(diǎn)，與主觀反映接近，測(cè)量中應(yīng)用廣泛，作為評(píng)價(jià)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)。B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿70方等響曲線，對(duì)低頻有衰減。C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿100方等響曲線，所用頻率的聲音近于一樣程度的通過，基本上不衰減，因此表示總聲壓級(jí)。LA=LB=LC時(shí)，噪聲高頻成分較突出；LC=LB>LA時(shí)，中頻成分較突出；LC>LB>LA時(shí)，噪聲是低頻特性。當(dāng)讀數(shù)精品資料3.等效連續(xù)聲級(jí)(shēnɡjí)與噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如果考慮噪聲對(duì)人們的危害程度，則除了要注意噪聲的強(qiáng)度和頻率之外，還要注意作用(zuòyòng)的時(shí)間。反映這種作用(zuòyòng)效果的噪聲量度叫做等效連續(xù)聲級(jí)。我國(guó)工業(yè)企業(yè)噪聲檢測(cè)規(guī)范（草案）規(guī)定：穩(wěn)定噪聲，測(cè)量A聲級(jí)；不穩(wěn)定噪聲，測(cè)量等效連續(xù)聲級(jí)，或測(cè)量不同A聲級(jí)下的暴露時(shí)間。等效連續(xù)聲級(jí)可表示為瞬時(shí)聲強(qiáng)某段統(tǒng)計(jì)時(shí)間總和基準(zhǔn)聲強(qiáng)某一間歇時(shí)間內(nèi)的A聲級(jí)精品資料以每個(gè)工作日8h為基礎(chǔ)，低于78dB的不予考慮，則一天(yītiān)的等效聲級(jí)可按下式近似計(jì)算：第n段聲級(jí)Ln一個(gè)工作日的總暴露(bàolù)時(shí)間，minn的取值需查表N(段)12345678中心聲級(jí)Ln/dB(A)80859095100105110115暴露時(shí)間In/minT1T2T3T4T5T6T7T8中心聲級(jí)與暴露時(shí)間精品資料如果一周工作六天，每周的等效連續(xù)(liánxù)聲級(jí)可按下式近似計(jì)算：第n段聲級(jí)Ln一周的總暴露(bàolù)時(shí)間，n的取值需查表噪聲的分析方法與評(píng)價(jià)(12/14)精品資料例：測(cè)量某車間的噪聲，有4h中心聲級(jí)為90dB(A)，有3h中心聲級(jí)為100dB(A)，有1h中心聲級(jí)為110dB(A)，試計(jì)算一天內(nèi)的等效(děnɡxiào)連續(xù)聲級(jí)。解：車間(chējiān)等效聲級(jí)為N(段)12345678中心聲級(jí)Ln/dB(A)80859095100105110115暴露時(shí)間In/minT1T2T3T4T5T6T7T8中心聲級(jí)與暴露時(shí)間噪聲的分析方法與評(píng)價(jià)(13/14)精品資料9.3噪聲(zàoshēng)測(cè)量常用儀器噪聲(zàoshēng)的測(cè)量主要是聲壓級(jí)、聲功率及其噪聲(zàoshēng)頻譜的測(cè)量。一套聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器包括傳聲器、聲級(jí)計(jì)、頻率分析儀、校準(zhǔn)器等。1.傳聲器傳聲器是將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)的傳感器。原理：由聲造成的空氣壓力推動(dòng)傳聲器的振動(dòng)膜振動(dòng)，進(jìn)而經(jīng)變換器將此機(jī)器振動(dòng)變成電參數(shù)的變化。精品資料(1)電容式傳聲器精密測(cè)量(cèliáng)中最常用的一種傳感器，其穩(wěn)定性、可靠性、振性，以及頻率特性均較好。電容式傳感器幅頻特性平直(pínɡzhí)部分的頻率范圍約為10Hz~20kHz。原理：極距變化型電容傳感器。精品資料殼體上開有毛細(xì)孔，用來(lái)(yònɡlái)平衡振膜兩側(cè)的靜壓力，以防止振膜破裂。振膜厚度在0.0025~0.05mm之間，它在聲壓的作用(zuòyòng)下發(fā)生變形位移，起著可變電容器動(dòng)片的作用(zuòyòng)可變電容器的定片是背級(jí),其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅電容式傳聲器etRet毛細(xì)孔內(nèi)腔背級(jí)振膜阻尼孔絕緣體動(dòng)態(tài)的應(yīng)力變化（聲壓）很難通過毛細(xì)孔而作用于內(nèi)腔，從而保證僅有振膜的外側(cè)受到聲壓的作用。精品資料(2)動(dòng)圈式傳聲器精度較低，靈敏度也較低，體積大，但輸出阻抗小，所以接較長(zhǎng)的電纜(diànlǎn)也不降低其靈敏度。動(dòng)圈式傳聲器磁鐵磁鐵阻尼罩殼體振膜線圈在聲壓的作用下，振膜和線圈移動(dòng)并切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)(gǎnyìng)電動(dòng)勢(shì)。同線圈移動(dòng)速度成正比。精品資料(3)壓電式傳聲器壓電式傳聲器膜片較厚，其固有頻率較低，靈敏度較高，頻響曲線平坦，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(jiǎndān)，價(jià)格便宜，廣泛用于普通聲級(jí)計(jì)中。壓電式傳聲器原理圖殼體絕緣材料輸出后板雙壓電晶體彎曲梁金屬膜片靜壓力平衡管膜片受到聲壓作用而變位時(shí)雙壓電元件產(chǎn)生變形，在壓電元件梁端面(duānmiàn)出現(xiàn)電荷精品資料2.聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)是噪聲測(cè)量(cèliáng)中測(cè)量(cèliáng)聲壓的主要儀器。它是用一定頻率和時(shí)間計(jì)權(quán)來(lái)測(cè)量(cèliáng)噪聲的一套儀器。精品資料聲級(jí)計(jì)方框圖傳聲器衰減器放大器放大器衰減器均方根值檢波器指示(zhǐshì)表頭計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)聲壓(shēnɡyā)外接記錄儀ABCLABCL外接濾波器聲級(jí)計(jì)的工作原理精品資料3.聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)(jiàozhǔn)原理：由電池供電的電動(dòng)機(jī)通過凸輪使兩個(gè)對(duì)稱的活塞作正弦移動(dòng)(yídòng)，造成空腔中氣體體積的變化，使腔內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的正弦變化的聲壓，被校的傳聲器置于空腔的一端。簡(jiǎn)單而便宜的校準(zhǔn)方法。用一個(gè)精確標(biāo)定過的揚(yáng)聲器在一個(gè)聲耦合腔中產(chǎn)生1000Hz的精確給定聲壓級(jí)的聲壓，作為作用在傳聲器振膜上的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。(1)活塞發(fā)生器校準(zhǔn)法活塞發(fā)生器校準(zhǔn)法是一種現(xiàn)場(chǎng)常用的精確、可靠且簡(jiǎn)便的方法，它主要適用于低頻校準(zhǔn)（幾赫茲到幾十赫茲）。(2)揚(yáng)聲器校準(zhǔn)法精品資料(3)互易(hùyì)校準(zhǔn)法互易校準(zhǔn)法適用于中頻范圍可聽聲的傳聲器校準(zhǔn)，該方法(fāngfǎ)準(zhǔn)確度高，聲學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)室普遍采用。互易校準(zhǔn)法既可測(cè)定傳聲器的壓力響應(yīng)，也可測(cè)定其自由場(chǎng)響應(yīng)。(4)靜電激勵(lì)校準(zhǔn)法該方法適用于較高頻率的揚(yáng)聲器校準(zhǔn)。它是將一個(gè)絕緣的柵狀金屬板置于傳聲器振膜之前，并使兩者之間的距離盡量小。(5)置換法置換法是用一個(gè)已知頻率響應(yīng)的精確基準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)來(lái)校準(zhǔn)使用的聲級(jí)計(jì)。校準(zhǔn)時(shí)，將兩個(gè)聲級(jí)計(jì)分別測(cè)量同一聲壓，從兩聲級(jí)計(jì)測(cè)量結(jié)果的差別可以確定待校聲級(jí)計(jì)的頻率響應(yīng)。精品資料噪聲(zàoshēng)分析儀器頻率分析儀實(shí)時(shí)頻率分析儀器精品資料噪聲(zàoshēng)測(cè)量方法噪聲測(cè)量(cèliáng)應(yīng)注意的問題(1)測(cè)量部位的選?。阂话銣y(cè)點(diǎn)選在距機(jī)械表面1.5m，并離地面1.5m的位置。作為一般噪聲源，測(cè)點(diǎn)應(yīng)在所測(cè)機(jī)械規(guī)定表面的四周分布，且不少于4點(diǎn)。(2)測(cè)量時(shí)間的選?。寒?dāng)測(cè)量城市街道達(dá)到環(huán)境噪聲時(shí)，白天的理想測(cè)定時(shí)間為16h，即從早上6點(diǎn)至晚上10點(diǎn)。測(cè)夜間的噪聲，取8h為宜，即從晚上10點(diǎn)至第二天早上6點(diǎn)。(3)本底