第四章噪聲測試和監(jiān)測

1、第四章噪聲測試和監(jiān)測 第四章第四章 噪聲測試和監(jiān)測噪聲測試和監(jiān)測 4.1 4.1 測量儀器測量儀器 4.1.1 4.1.1 聲級計聲級計 在噪聲測量中聲級計是常用的基本聲學(xué)儀器。它是在噪聲測量中聲級計是常用的基本聲學(xué)儀器。它是 一種可測量聲壓級的便攜式儀器。一種可測量聲壓級的便攜式儀器。 表表4-1 4-1 聲級計分類聲級計分類 類型 精密級 普通級 0 精度0.4dB0.7dB1.0dB1.5dB 用途實驗室標(biāo)準(zhǔn)儀器聲學(xué)研究現(xiàn)場測量監(jiān)測、普查 第四章噪聲測試和監(jiān)測 聲級計一般由傳聲器、放大器、衰減器、計權(quán)聲級計一般由傳聲器、放大器、衰減器、計權(quán) 網(wǎng)絡(luò)、檢波器和指示器等組成。網(wǎng)絡(luò)、檢波器和指示

2、器等組成。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 1.傳聲器傳聲器 這是一種將這是一種將聲壓轉(zhuǎn)換成電壓聲壓轉(zhuǎn)換成電壓的聲電換能器。的聲電換能器。 2.放大器放大器 聲級計的放大器部分，要求在音頻范圍內(nèi)響應(yīng)平直，聲級計的放大器部分，要求在音頻范圍內(nèi)響應(yīng)平直， 有足夠低的本底噪聲，精密聲級計的聲級測量下限有足夠低的本底噪聲，精密聲級計的聲級測量下限 一般在一般在24dB左右。左右。 聲級計內(nèi)的放大器，要求具有較高的輸入阻抗和較聲級計內(nèi)的放大器，要求具有較高的輸入阻抗和較 低的輸出阻抗，并有較小的線性失真，放大系統(tǒng)一低的輸出阻抗，并有較小的線性失真，放大系統(tǒng)一 般包括般包括輸入放大器和輸出放大器輸入放大器和輸出放大

3、器兩組。兩組。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 3.衰減器衰減器 聲級計的量程范圍較大，一般為聲級計的量程范圍較大，一般為25130dB。但檢波。但檢波 器和指示器不可能有這么寬的量程范圍，這就需要器和指示器不可能有這么寬的量程范圍，這就需要 設(shè)置衰減器，其功能是將接到的強信號給予衰減，設(shè)置衰減器，其功能是將接到的強信號給予衰減， 以免放大器過載。以免放大器過載。 為了提高信噪比，將衰減器分為為了提高信噪比，將衰減器分為輸入衰減器和輸出輸入衰減器和輸出 衰減器衰減器。輸入衰減器放在第一組放大器前面作用。輸入衰減器放在第一組放大器前面作用 是將接收的強信號衰減，不使輸入放大器過載。由是將接收的強信號衰減，

4、不使輸入放大器過載。由 于輸入衰減器不能降低第一組放大器所產(chǎn)生的噪聲，于輸入衰減器不能降低第一組放大器所產(chǎn)生的噪聲， 信噪比指標(biāo)不好，而輸出衰減器接在第一組放大器信噪比指標(biāo)不好，而輸出衰減器接在第一組放大器 和第二組放大器之間，獲得的信噪比指標(biāo)好，所以和第二組放大器之間，獲得的信噪比指標(biāo)好，所以 使用時輸出衰減器盡量處在最大衰減位置。使用時輸出衰減器盡量處在最大衰減位置。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 4.濾波器濾波器 所謂濾波器就是把所需要測量的聲音頻譜劃分所謂濾波器就是把所需要測量的聲音頻譜劃分 成許多頻帶，可以逐次允許某一頻帶聲音通過，成許多頻帶，可以逐次允許某一頻帶聲音通過， 而將其余成分聲音

5、濾去。而將其余成分聲音濾去。 聲級計中的濾波器包括聲級計中的濾波器包括A、B、C、D計權(quán)網(wǎng)絡(luò)計權(quán)網(wǎng)絡(luò) 和和1/1倍頻程或倍頻程或1/3倍頻程濾波器。倍頻程濾波器。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 5.聲級計的主要附件聲級計的主要附件 （1）防風(fēng)罩：在室外測量時，為避免風(fēng)噪聲對測量）防風(fēng)罩：在室外測量時，為避免風(fēng)噪聲對測量 結(jié)果的影響，在傳聲器上罩一個防風(fēng)罩，通?？山到Y(jié)果的影響，在傳聲器上罩一個防風(fēng)罩，通?？山?低風(fēng)噪聲低風(fēng)噪聲1020dB。 （2）鼻形錐：若要在穩(wěn)定的高速氣流中測量噪聲，）鼻形錐：若要在穩(wěn)定的高速氣流中測量噪聲， 應(yīng)在傳聲器上裝配鼻形錐，使錐的尖端朝向來流，應(yīng)在傳聲器上裝配鼻形錐，使錐的

6、尖端朝向來流， 從而降低氣流擾動產(chǎn)生的影響。從而降低氣流擾動產(chǎn)生的影響。 （3）延長電纜：當(dāng)測量精度要求較高或在某些特殊）延長電纜：當(dāng)測量精度要求較高或在某些特殊 情況下，測量儀器與測試人員相距較遠。這時可用情況下，測量儀器與測試人員相距較遠。這時可用 一種屏蔽電纜連接電容傳聲器和聲級計。一種屏蔽電纜連接電容傳聲器和聲級計。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 6.聲級計的校準(zhǔn)聲級計的校準(zhǔn) 為保證測量的準(zhǔn)確性，聲級計使用前后要進行為保證測量的準(zhǔn)確性，聲級計使用前后要進行 校準(zhǔn)，通常使用活塞發(fā)生器、聲級校準(zhǔn)器或其校準(zhǔn)，通常使用活塞發(fā)生器、聲級校準(zhǔn)器或其 他聲壓校準(zhǔn)儀器對聲級計進行校準(zhǔn)。他聲壓校準(zhǔn)儀器對聲級計進

7、行校準(zhǔn)。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 使用聲級計測量應(yīng)注意的事項使用聲級計測量應(yīng)注意的事項 （1 1）背景噪聲的影響：背景噪聲會影響測量準(zhǔn)確性。）背景噪聲的影響：背景噪聲會影響測量準(zhǔn)確性。 （2 2）反射聲的影響：聲源附近或傳聲器周圍有較大的）反射聲的影響：聲源附近或傳聲器周圍有較大的 反射體時，會給測量帶來較大的誤差。如墻壁、地反射體時，會給測量帶來較大的誤差。如墻壁、地 面、機械設(shè)備、人體等都是反射體。測量時，傳聲面、機械設(shè)備、人體等都是反射體。測量時，傳聲 器應(yīng)盡量遠離反射體，最好距離在器應(yīng)盡量遠離反射體，最好距離在1 1米以外。米以外。 （3 3）環(huán)境的影響：在野外測量時，風(fēng)吹到傳聲器使膜）

8、環(huán)境的影響：在野外測量時，風(fēng)吹到傳聲器使膜 片上的壓力發(fā)生變化，從而引起風(fēng)噪聲，影響測量片上的壓力發(fā)生變化，從而引起風(fēng)噪聲，影響測量 的準(zhǔn)確性。此時可使用風(fēng)罩。的準(zhǔn)確性。此時可使用風(fēng)罩。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 4.2聲強及聲功率測量聲強及聲功率測量 4.2.1 聲強測量及應(yīng)用聲強測量及應(yīng)用 運用加（減）法器、乘法器和積分器等電路模塊，運用加（減）法器、乘法器和積分器等電路模塊， 就可根據(jù)式（就可根據(jù)式（4-2），求出聲強平均值。），求出聲強平均值。 互功率譜方法也是計算聲強的一種通用方法?；スβ首V方法也是計算聲強的一種通用方法。 聲強測量的用處很多，由于聲強是一個矢量，因此聲強測量的用處很多，

9、由于聲強是一個矢量，因此 聲強測量可用來鑒別聲源和判定它的方位，可以畫聲強測量可用來鑒別聲源和判定它的方位，可以畫 出聲源附近聲能流動路線，可以測定吸聲材料的吸出聲源附近聲能流動路線，可以測定吸聲材料的吸 聲系數(shù)和墻體的隔聲量，甚至在現(xiàn)場強背景噪聲條聲系數(shù)和墻體的隔聲量，甚至在現(xiàn)場強背景噪聲條 件下，通過測量包圍聲源的封閉包絡(luò)面上各面元的件下，通過測量包圍聲源的封閉包絡(luò)面上各面元的 聲強矢量求出聲源的聲功率。聲強矢量求出聲源的聲功率。 目前，大致有三類聲強測量儀器：目前，大致有三類聲強測量儀器： 第四章噪聲測試和監(jiān)測 4.2.2 4.2.2 聲功率的測量聲功率的測量 聲源的聲功率是聲源在單位時

10、間內(nèi)發(fā)出的總能量。聲源的聲功率是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)出的總能量。 它與測點離聲源的距離以及外界條件無關(guān)它與測點離聲源的距離以及外界條件無關(guān)，是噪，是噪 聲源的重要聲學(xué)量。聲源的重要聲學(xué)量。 測量聲功率有三種方法：混響室法、消聲室或半測量聲功率有三種方法：混響室法、消聲室或半 消聲室法、現(xiàn)場法。消聲室法、現(xiàn)場法。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 一、室內(nèi)聲場一、室內(nèi)聲場 為便于分析研究，通常把房間內(nèi)的聲場分解成兩部為便于分析研究，通常把房間內(nèi)的聲場分解成兩部 分：從聲源直接到達受聲點的直達聲形成的聲場叫分：從聲源直接到達受聲點的直達聲形成的聲場叫 直達聲場直達聲場；經(jīng)過房間壁面一次或多次反射后到達受；經(jīng)過房

11、間壁面一次或多次反射后到達受 聲點的反射聲形成的聲場叫聲點的反射聲形成的聲場叫混響聲場混響聲場。聲音不斷從。聲音不斷從 聲源發(fā)出，又經(jīng)過壁面及空氣的不斷吸收，當(dāng)聲源聲源發(fā)出，又經(jīng)過壁面及空氣的不斷吸收，當(dāng)聲源 在單位時間內(nèi)發(fā)出的聲能等于被吸收的聲能，房間在單位時間內(nèi)發(fā)出的聲能等于被吸收的聲能，房間 的總聲能就保持一定。若這時候房間內(nèi)聲能密度處的總聲能就保持一定。若這時候房間內(nèi)聲能密度處 處相同，而且在任一受聲點上，聲波在各個傳播方處相同，而且在任一受聲點上，聲波在各個傳播方 向作無規(guī)分布的聲場叫向作無規(guī)分布的聲場叫擴散聲場擴散聲場。 一些大的廳堂里欣賞音樂，常產(chǎn)生有一些大的廳堂里欣賞音樂，常產(chǎn)

12、生有“余音繞梁，余音繞梁， 三日不絕三日不絕”的感受，這就是混響造成的效果。的感受，這就是混響造成的效果。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 第四章噪聲測試和監(jiān)測 1、平均自由程、平均自由程 設(shè)設(shè)混響聲場是理想的擴散聲場混響聲場是理想的擴散聲場。在室內(nèi)聲場中，。在室內(nèi)聲場中， 聲波每相鄰兩次反射所經(jīng)過的路程稱作聲波每相鄰兩次反射所經(jīng)過的路程稱作自由程自由程。 室內(nèi)自由程的平均值稱為平均自由程（室內(nèi)自由程的平均值稱為平均自由程（d）。）。 S V d 4 cS V c d4 V cS n 4 1 式中：式中：V V房間容積；房間容積； S S房間內(nèi)表面面積。房間內(nèi)表面面積。 當(dāng)聲速為當(dāng)聲速為c時，聲波傳播一

13、個自由程所需時間時，聲波傳播一個自由程所需時間為：為： 故單位時間平均反射次數(shù)故單位時間平均反射次數(shù)n為：為： 第四章噪聲測試和監(jiān)測 2、平均吸聲系數(shù)、平均吸聲系數(shù) 當(dāng)聲波在室內(nèi)碰到壁面（包括天花板與地板）時，當(dāng)聲波在室內(nèi)碰到壁面（包括天花板與地板）時， 如果壁面并非剛性，它對聲波具有一定的吸聲能力，如果壁面并非剛性，它對聲波具有一定的吸聲能力， 那么一部分入射聲波就要被壁面吸收，被壁面所吸那么一部分入射聲波就要被壁面吸收，被壁面所吸 收的能量與入射能量的比值稱為壁面的吸聲系數(shù)收的能量與入射能量的比值稱為壁面的吸聲系數(shù)i。 設(shè)對應(yīng)于某吸聲表面積設(shè)對應(yīng)于某吸聲表面積Si的吸聲系數(shù)為的吸聲系數(shù)為i

14、 ，如果對室，如果對室 內(nèi)所有的吸聲表面的吸聲系數(shù)進行平均，則可得到內(nèi)所有的吸聲表面的吸聲系數(shù)進行平均，則可得到 室內(nèi)平均吸聲系數(shù)為室內(nèi)平均吸聲系數(shù)為 1 1 i i i ii S S 第四章噪聲測試和監(jiān)測 3. 吸聲量吸聲量 吸聲系數(shù)反映房間壁面單位面積的吸聲能力，材料實吸聲系數(shù)反映房間壁面單位面積的吸聲能力，材料實 際吸收聲能的多少，除了與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)外，際吸收聲能的多少，除了與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)外， 還與材料表面積大小有關(guān)。吸聲材料的實際吸聲量按還與材料表面積大小有關(guān)。吸聲材料的實際吸聲量按 下式計算：下式計算： A= S 單位是單位是m2。 房間中的其他物體如家具、人等，也會吸收

15、聲能，而房間中的其他物體如家具、人等，也會吸收聲能，而 這些物體并不是房間壁面的一部分。因此，房間總的這些物體并不是房間壁面的一部分。因此，房間總的 吸聲量吸聲量A可以表示為：可以表示為： i i i i iASA 右式第一項為所有壁面吸收量的總和，第二項是室內(nèi)右式第一項為所有壁面吸收量的總和，第二項是室內(nèi) 各個物體吸收量的總和。各個物體吸收量的總和。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 4.直達聲場直達聲場 設(shè)點聲源的聲功率是設(shè)點聲源的聲功率是W，在距點聲源，在距點聲源r處，直處，直 達聲的聲強為：達聲的聲強為： Id = QW 4r2 式中：式中：Q-指向性因子。指向性因子。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 距點

16、聲源距點聲源r處直達聲的聲壓處直達聲的聲壓pd及聲能密度及聲能密度Dd為：為： pd2=cId= Dd= = 相應(yīng)的聲壓級相應(yīng)的聲壓級L =LW + 10lg( ) 4r2 cQW pd2 c24r2c QW pd Q 4r2 第四章噪聲測試和監(jiān)測 5. 混響聲場混響聲場 設(shè)混響聲場是理想的擴散聲場。自聲源未經(jīng)反射直接設(shè)混響聲場是理想的擴散聲場。自聲源未經(jīng)反射直接 傳到接收點的聲音均為直達聲。經(jīng)第一次反射面吸收傳到接收點的聲音均為直達聲。經(jīng)第一次反射面吸收 后，剩下的聲能便是混響聲。故單位時間聲源向室內(nèi)后，剩下的聲能便是混響聲。故單位時間聲源向室內(nèi) 貢獻的混響聲為貢獻的混響聲為W(1-)，這些

17、混響聲在以后的多次反，這些混響聲在以后的多次反 射中還要被吸收。射中還要被吸收。 設(shè)混響聲能密度為設(shè)混響聲能密度為Dr，則總混響聲能為，則總混響聲能為DrV，每反射一，每反射一 次，吸收次，吸收DrV，每秒反射，每秒反射cS/4V次，則單位時間吸收的次，則單位時間吸收的 混響聲能為混響聲能為DrV cS/4V。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 當(dāng)單位時間聲源貢獻的混響聲能與被吸收的混響聲當(dāng)單位時間聲源貢獻的混響聲能與被吸收的混響聲 能相等時，達到穩(wěn)態(tài)，即：能相等時，達到穩(wěn)態(tài)，即： 因此，達到穩(wěn)態(tài)時，室內(nèi)的混響聲能密度為：因此，達到穩(wěn)態(tài)時，室內(nèi)的混響聲能密度為： Dr= 4W（1-） cS V cS VD

18、W r 4 )1 ( 第四章噪聲測試和監(jiān)測 設(shè)設(shè) 式中：式中：R-房間常量，房間常量， 則：則： 由此得到，混響聲場中的聲壓由此得到，混響聲場中的聲壓 pr2為：為： 相應(yīng)的聲壓級相應(yīng)的聲壓級 1 S R cR W Dr 4 R cW pr 4 2 R LL Wpr 4 lg10 r p L 第四章噪聲測試和監(jiān)測 6.總聲場總聲場 把直達聲場和混響聲場疊加，就得到總聲場?？偮暟阎边_聲場和混響聲場疊加，就得到總聲場?？偮?場的聲能密度場的聲能密度D為：為： 總聲場的聲壓平方值總聲場的聲壓平方值p2為：為： 總聲場的聲壓級總聲場的聲壓級 Rr Q c W DDD rd 4 4 2 Rr Q cWp

19、pp rd 4 4 2 222 Rr Q LL Wp 4 4 lg10 2 第四章噪聲測試和監(jiān)測 第四章噪聲測試和監(jiān)測 在在Q=1的情況下，即聲源遠離壁面位于房間的中央的情況下，即聲源遠離壁面位于房間的中央 時，我們以時，我們以R=100米米2的曲線為例，從圖上可以看出，的曲線為例，從圖上可以看出， 當(dāng)離聲源中心的距離當(dāng)離聲源中心的距離r在在1米以內(nèi)時，聲壓級與房間米以內(nèi)時，聲壓級與房間 是否存在沒有多大區(qū)別。也就是說，聲源放置在房是否存在沒有多大區(qū)別。也就是說，聲源放置在房 間內(nèi)測出的聲壓級與放置在露天廣場上時測出的聲間內(nèi)測出的聲壓級與放置在露天廣場上時測出的聲 壓級相差不到壓級相差不到3分

20、貝。分貝。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 但是當(dāng)離聲源中心的距離但是當(dāng)離聲源中心的距離r在在6米以外時，聲壓級就米以外時，聲壓級就 基本上與距離無關(guān)了，這時聲壓級主要就由房間?；旧吓c距離無關(guān)了，這時聲壓級主要就由房間常 數(shù)數(shù)R決定。決定。 由此可知，離聲源近時，直達聲場占主要地位。當(dāng)由此可知，離聲源近時，直達聲場占主要地位。當(dāng) 離聲源中心的距離逐漸增大時，房間的影響逐漸增離聲源中心的距離逐漸增大時，房間的影響逐漸增 強。當(dāng)距離增加到一定程度時，房間內(nèi)的混響聲場強。當(dāng)距離增加到一定程度時，房間內(nèi)的混響聲場 轉(zhuǎn)為占主要地位。轉(zhuǎn)為占主要地位。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 圖中的圖中的R直線即為自由場中直達聲隨距

21、離的衰減。直線即為自由場中直達聲隨距離的衰減。 以以R1000m2的曲線為例，從圖中可以看出，假定無的曲線為例，從圖中可以看出，假定無 指向性聲源放在兩壁面邊線的中心，即指向性聲源放在兩壁面邊線的中心，即Q4，當(dāng)離聲，當(dāng)離聲 源中心的距離在源中心的距離在4米以內(nèi)時，聲壓級與聲源放置在室外米以內(nèi)時，聲壓級與聲源放置在室外 露天相差不到露天相差不到1分貝，即以直達聲為主。當(dāng)離聲源中心分貝，即以直達聲為主。當(dāng)離聲源中心 的距離足夠遠時，如的距離足夠遠時，如r10米，聲壓級基本上與距離無米，聲壓級基本上與距離無 關(guān)，這時主要由房間常數(shù)關(guān)，這時主要由房間常數(shù)R確定，即混響聲占主要成分。確定，即混響聲占主

22、要成分。 對于同一位置，隨著對于同一位置，隨著R的增大聲壓級將逐漸降低。的增大聲壓級將逐漸降低。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 7.混響半徑混響半徑 由式（由式（734）可知，在聲源的聲功率級為定值時，）可知，在聲源的聲功率級為定值時， 房間內(nèi)的聲壓級由受聲點到聲源距離房間內(nèi)的聲壓級由受聲點到聲源距離r和房間常數(shù)和房間常數(shù)R 決定。當(dāng)受聲點離聲源很近時，決定。當(dāng)受聲點離聲源很近時，Q/4r2遠大于遠大于4/R， 室內(nèi)聲場以直達聲為主，混響聲可以忽略；當(dāng)受聲室內(nèi)聲場以直達聲為主，混響聲可以忽略；當(dāng)受聲 點離聲源很遠時，點離聲源很遠時， Q/4r2遠小于遠小于4/R，室內(nèi)聲場以混室內(nèi)聲場以混 響聲為主，直

23、達聲可以忽略，這時聲壓級響聲為主，直達聲可以忽略，這時聲壓級Lp與距離與距離 無關(guān)；無關(guān)； 當(dāng)當(dāng)Q/4r2=4/R時，直達聲與混響聲的聲能相等，這時時，直達聲與混響聲的聲能相等，這時 候的距離候的距離r稱為稱為臨界半徑臨界半徑，記作，記作rc： rc=0.14QR 當(dāng)當(dāng)Q=1時的臨界半徑又稱為時的臨界半徑又稱為混響半徑混響半徑。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 8. 8.室內(nèi)聲衰減和混響時間室內(nèi)聲衰減和混響時間 （1 1）室內(nèi)聲能的增長和衰減過程）室內(nèi)聲能的增長和衰減過程 當(dāng)聲源在房間內(nèi)輻射出聲波時，聲波在空間傳播，當(dāng)聲源在房間內(nèi)輻射出聲波時，聲波在空間傳播， 當(dāng)遇到界面時，部分聲能被吸收，而剩余的部分

24、當(dāng)遇到界面時，部分聲能被吸收，而剩余的部分 被反射。在聲波連續(xù)傳播時，聲波會第二次、第被反射。在聲波連續(xù)傳播時，聲波會第二次、第 三次以至于更多次地被吸收和反射，這樣在房間三次以至于更多次地被吸收和反射，這樣在房間 內(nèi)就形成了一定的聲能密度。內(nèi)就形成了一定的聲能密度。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 一個聲功率恒定的聲源在房間內(nèi)開始發(fā)聲，不斷輻射一個聲功率恒定的聲源在房間內(nèi)開始發(fā)聲，不斷輻射 出聲能后，由于聲波被限制在房間內(nèi)傳播，因此房間出聲能后，由于聲波被限制在房間內(nèi)傳播，因此房間 內(nèi)的聲能逐漸累積起來，各處的聲能密度隨時間逐漸內(nèi)的聲能逐漸累積起來，各處的聲能密度隨時間逐漸 增大。但是當(dāng)聲波在房間中傳

25、播時，由于壁面和空氣增大。但是當(dāng)聲波在房間中傳播時，由于壁面和空氣 的吸收作用，聲能不斷地被吸收。很明顯，聲能密度的吸收作用，聲能不斷地被吸收。很明顯，聲能密度 愈大，沿一定方向傳播的聲強愈強，被吸收掉的聲能愈大，沿一定方向傳播的聲強愈強，被吸收掉的聲能 也就愈多。由于單位時間內(nèi)從聲源發(fā)出的聲能是恒定也就愈多。由于單位時間內(nèi)從聲源發(fā)出的聲能是恒定 的，當(dāng)聲能密度隨時間增大時，被吸收掉的聲能就逐的，當(dāng)聲能密度隨時間增大時，被吸收掉的聲能就逐 漸增多，可供累計的聲能也就逐漸減少，聲能密度隨漸增多，可供累計的聲能也就逐漸減少，聲能密度隨 時間的增加相應(yīng)地愈來愈慢。最后，當(dāng)聲源發(fā)出的聲時間的增加相應(yīng)地

26、愈來愈慢。最后，當(dāng)聲源發(fā)出的聲 能等于被吸收掉的聲能時，聲能密度就達到了穩(wěn)定的能等于被吸收掉的聲能時，聲能密度就達到了穩(wěn)定的 狀態(tài)。如圖左側(cè)曲線。從理論上講，達到穩(wěn)定的狀態(tài)狀態(tài)。如圖左側(cè)曲線。從理論上講，達到穩(wěn)定的狀態(tài) 要經(jīng)過要經(jīng)過“無窮長的無窮長的”時間，實際上從圖看出，只要經(jīng)時間，實際上從圖看出，只要經(jīng) 過過12秒鐘就與穩(wěn)定狀態(tài)很接近了秒鐘就與穩(wěn)定狀態(tài)很接近了 第四章噪聲測試和監(jiān)測 第四章噪聲測試和監(jiān)測 與此相類似，當(dāng)室內(nèi)聲場已達到穩(wěn)態(tài)時，突然關(guān)閉與此相類似，當(dāng)室內(nèi)聲場已達到穩(wěn)態(tài)時，突然關(guān)閉 聲源，房間內(nèi)的聲音并不立即停止，需要延續(xù)一段聲源，房間內(nèi)的聲音并不立即停止，需要延續(xù)一段 時間，聲

27、能逐漸衰減直到實際聽不見時為止。這種時間，聲能逐漸衰減直到實際聽不見時為止。這種 聲音的延續(xù)現(xiàn)象叫做混響。如圖右側(cè)曲線。很明顯，聲音的延續(xù)現(xiàn)象叫做混響。如圖右側(cè)曲線。很明顯， 壁面和空氣的吸收作用愈差，聲強愈不容易衰減，壁面和空氣的吸收作用愈差，聲強愈不容易衰減， 混響的現(xiàn)象也就愈顯著?；祉懙默F(xiàn)象也就愈顯著。 房間內(nèi)聲音的增長過程、穩(wěn)定狀態(tài)和衰減過程可以房間內(nèi)聲音的增長過程、穩(wěn)定狀態(tài)和衰減過程可以 用圖形象地表示出來。圖中實線表示房間內(nèi)表面反用圖形象地表示出來。圖中實線表示房間內(nèi)表面反 射很強的情況。在這種情況下，在聲源發(fā)聲后，很射很強的情況。在這種情況下，在聲源發(fā)聲后，很 快就達到較高的聲能

28、密度并進入穩(wěn)定狀態(tài)?？炀瓦_到較高的聲能密度并進入穩(wěn)定狀態(tài)。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 這種聲能密度增長過程的長短與室內(nèi)吸聲的情況有這種聲能密度增長過程的長短與室內(nèi)吸聲的情況有 著密切的關(guān)系，吸聲作用愈強，這種增長過程就愈著密切的關(guān)系，吸聲作用愈強，這種增長過程就愈 快。當(dāng)聲源停止發(fā)聲，聲音將比較慢地衰減下去?？臁．?dāng)聲源停止發(fā)聲，聲音將比較慢地衰減下去。 實線表示房間內(nèi)反射很強時，聲能密度衰減的過程；實線表示房間內(nèi)反射很強時，聲能密度衰減的過程； 虛線則表示房間內(nèi)表面的吸聲量增加到不同程度的虛線則表示房間內(nèi)表面的吸聲量增加到不同程度的 情況，不難看出，房間內(nèi)吸聲作用愈強，聲能的衰情況，不難看出，房間

29、內(nèi)吸聲作用愈強，聲能的衰 減過程減過程( (混響過程混響過程) )也愈短。也愈短。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 （2）混響時間）混響時間 在混響過程中，把聲能密度衰減到原來的百萬分之在混響過程中，把聲能密度衰減到原來的百萬分之 一，即衰減一，即衰減60dB所需的時間，定義為所需的時間，定義為混響時間混響時間。 a 只考慮壁面吸聲時只考慮壁面吸聲時 W.C.Sabine通過大量實驗，首先得出混響時間通過大量實驗，首先得出混響時間T60的的 計算公式（即計算公式（即Sabine公式公式）：）： S V A V T 161. 0161. 0 60 Sabine公式的意義極其重要的，但在使用過程中，當(dāng)公式的

30、意義極其重要的，但在使用過程中，當(dāng) 總吸聲量超過一定范圍時，其結(jié)果將與實際有較大的總吸聲量超過一定范圍時，其結(jié)果將與實際有較大的 出入。研究表明，只有當(dāng)室內(nèi)平均吸聲系數(shù)小于出入。研究表明，只有當(dāng)室內(nèi)平均吸聲系數(shù)小于0.2時，時， 計算結(jié)果才與實際情況比較接近。計算結(jié)果才與實際情況比較接近。 0.2, f 0.2, f 0.2, f 2kHz 2kHz 第四章噪聲測試和監(jiān)測 （3）衰減系數(shù)）衰減系數(shù)m 衰減系數(shù)衰減系數(shù)m與濕度和聲波的頻率有關(guān)，隨著頻率的升與濕度和聲波的頻率有關(guān)，隨著頻率的升 高而增大。高而增大。低于低于2kHz的聲音，的聲音，m可以忽略可以忽略。 a 聲波能量的衰減聲波能量的衰

31、減 聲波在均勻介質(zhì)中傳播，其振幅和聲強等將隨著離聲波在均勻介質(zhì)中傳播，其振幅和聲強等將隨著離 開聲源的距離增大而衰減，其衰減的原因，一是由開聲源的距離增大而衰減，其衰減的原因，一是由 于聲波的擴張；二是出于聲能被吸收。前者指的是于聲波的擴張；二是出于聲能被吸收。前者指的是 除平面波外的其它聲波自聲源向四周輻射時，由于除平面波外的其它聲波自聲源向四周輻射時，由于 波陣面的面積隨著傳播距離的增加而擴大，使得單波陣面的面積隨著傳播距離的增加而擴大，使得單 位面積上通過的聲能減少。后者指的是由于真實氣位面積上通過的聲能減少。后者指的是由于真實氣 體體(如空氣如空氣)的粘滯性、熱傳導(dǎo)和分子馳豫現(xiàn)象等原因

32、，的粘滯性、熱傳導(dǎo)和分子馳豫現(xiàn)象等原因， 使聲能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，從而使聲強不斷衰使聲能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，從而使聲強不斷衰 減。減。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 第四章噪聲測試和監(jiān)測 現(xiàn)以平面波為例，討論聲能被吸收的規(guī)律?，F(xiàn)以平面波為例，討論聲能被吸收的規(guī)律。 設(shè)設(shè)x處的聲強為處的聲強為I，經(jīng)過，經(jīng)過x距離后聲強衰減為距離后聲強衰減為(I I)， I為聲強的增量，因系衰減，故為聲強的增量，因系衰減，故I為負值。為負值。 不難理解聲強的增量不難理解聲強的增量I與聲強與聲強I的大小以及聲波傳播的大小以及聲波傳播 距離距離x成正比關(guān)系。即成正比關(guān)系。即 II x 或?qū)懗苫驅(qū)懗?I2I x 式中之所

33、以將比例系數(shù)取為式中之所以將比例系數(shù)取為2，是為了便于計算聲壓，是為了便于計算聲壓 衰減系數(shù)。衰減系數(shù)。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 當(dāng)當(dāng)x0時，有如下表達式：時，有如下表達式： xI I dx I dI 0 2 0 x I I 2ln 0 式中式中I0為為x0的聲強。的聲強。 則則 故在故在x處的聲強為處的聲強為 II0e 2x （ （1） 第四章噪聲測試和監(jiān)測 上式又可寫成上式又可寫成 x e I I p p 2 0 2 0 2 則可求出則可求出x處的聲壓為處的聲壓為 pp0e mx 式中式中稱為聲壓衰減系數(shù)，稱為聲壓衰減系數(shù)，2 (m)稱為聲強衰減系稱為聲強衰減系 數(shù)。數(shù)。 第四章噪聲測試和監(jiān)

34、測 b 大氣中的聲吸收大氣中的聲吸收 由（由（1）式可知，聲強在空氣中衰減的聲強級數(shù)）式可知，聲強在空氣中衰減的聲強級數(shù)A為為 )(lg10lg10lg10 0 mexe I I A mx ex A m lg10 因此聲強衰減系數(shù)因此聲強衰減系數(shù)m為為 若取若取x100米，則有米，則有 m=A/434.3 m反映空氣本身吸收聲能的衰減系數(shù)。反映空氣本身吸收聲能的衰減系數(shù)。 A聲波在空氣中每傳播聲波在空氣中每傳播100米聲壓級衰減的分貝數(shù)。米聲壓級衰減的分貝數(shù)。 第四章噪聲測試和監(jiān)測 【例例1】已知房間的尺寸為已知房間的尺寸為45m（長）（長）60m（寬）（寬） 12m（高），對（高），對500

35、Hz聲音，平頂?shù)奈曄禂?shù)為聲音，平頂?shù)奈曄禂?shù)為 10.3，地面，地面20.2，墻面，墻面30.4，在房間中央有，在房間中央有 一聲功率為一聲功率為1W的點聲源發(fā)聲，求：的點聲源發(fā)聲，求： （1）房間平均自由程；）房間平均自由程； （2）房間內(nèi)對）房間內(nèi)對500Hz聲音的平均吸聲系數(shù)聲音的平均吸聲系數(shù)； （3）房間常數(shù)）房間常數(shù)R； （4）房間混響時間）房間混響時間T60（不計空氣吸收）；（不計空氣吸收）； （5）離點源）離點源6m處直達聲能密度和混響聲能密度；處直達聲能密度和混響聲能密度； （6）混響半徑）混響半徑rc； （7）離點源）離點源6m處的噪聲級。處的噪聲級。 第四章噪聲測試和監(jiān)測

36、 解：解： （1）平均自由程）平均自由程d為：為： 126021245260452 12604544 S V d )(36.16 7920 129600 m 3 . 0 7920 4 . 0)12601245(22 . 060453 . 06045 1 1 i i i ii S S （2）平均吸聲系數(shù)為：）平均吸聲系數(shù)為： 第四章噪聲測試和監(jiān)測 )(3 .3394 3 . 01 3 . 07920 1 2 m S R )(85. 1 )3 . 01ln(7920 126045 161. 0 )1ln( 161. 0 60 s S V T )/(105 . 6 34064 1 4 )/(105

37、. 3 3403 .3394 144 36 22 36 mW cr W D mW Rc W D R r （3）房間常數(shù)為：）房間常數(shù)為： （4）房間混響時間（不考慮空氣吸收）為：）房間混響時間（不考慮空氣吸收）為： （5）離點源）離點源6m處混響聲能密度和直達聲能密度：處混響聲能密度和直達聲能密度： 第四章噪聲測試和監(jiān)測 )(2 . 83 .339414. 0 4 1 m R r c )(3 .95 7 .24120 3 .3394 4 64 1 lg10 10 1 lg10 4 4 lg10lg10 4 4 lg10 212 2 0 2 dB Rr Q W W Rr Q LL Wp （6）混

38、響半徑：）混響半徑： （7）離點源）離點源6m處的噪聲級：處的噪聲級： 第四章噪聲測試和監(jiān)測 【例例2】某混響室的容積為某混響室的容積為94.5m3，各壁面均為混凝，各壁面均為混凝 土，總面積為土，總面積為127.5m3，試計算，試計算250Hz和和4000Hz的混的混 響時間。設(shè)空氣溫度為響時間。設(shè)空氣溫度為20，相對濕度為，相對濕度為50。 )(9 .11 01. 05 .127 5 .94161. 0161. 0 60 s S V T 解：解：（1）f250Hz時，查表時，查表73得壁面吸聲系數(shù)得壁面吸聲系數(shù) s0.01，空氣吸收可以忽略不計，則，空氣吸收可以忽略不計，則 第四章噪聲測試

39、和監(jiān)測 （2） f4000Hz時，查表時，查表73得壁面吸聲系數(shù)得壁面吸聲系數(shù)s 0.02，查，查P99頁表頁表5-2得得A2.653（dB），則），則 mA/434.3=2.653/434.3=0.00611,于是混響時間為：于是混響時間為： )( 1 . 3 5 .9400611. 0402. 05 .127 5 .94161. 0 4 161. 0 60 s mVS V T 第四章噪聲測試和監(jiān)測 二、混響室法二、混響室法 混響室法是將聲源放置混響室內(nèi)進行測量的方法。混響室法是將聲源放置混響室內(nèi)進行測量的方法。 混響室是一間體積較大（一般大于混響室是一間體積較大（一般大于200m3），墻的

40、），墻的 隔聲和地面隔振都很好的特殊實驗室，它的壁面隔聲和地面隔振都很好的特殊實驗室，它的壁面 堅實光滑，在測量的聲音頻率范圍內(nèi)，壁面的反堅實光滑，在測量的聲音頻率范圍內(nèi)，壁面的反 射系數(shù)大于射系數(shù)大于0.98. 第四章噪聲測試和監(jiān)測 室內(nèi)離聲源室內(nèi)離聲源r點的聲壓級為：點的聲壓級為： 在混響室內(nèi)只要離開聲源一定的距離，即在混響場在混響室內(nèi)只要離開聲源一定的距離，即在混響場 內(nèi)，表征混響聲的內(nèi)，表征混響聲的4/R將遠大于表征直達聲的將遠大于表征直達聲的 Q/4r2。于是近似有：。于是近似有： 考慮到混響場內(nèi)的實際聲壓級不是完全相等的，因考慮到混響場內(nèi)的實際聲壓級不是完全相等的，因 此必須取幾個

41、測點的聲壓級平均值此必須取幾個測點的聲壓級平均值Lp。 由此可以得到被測聲源的聲功率級為：由此可以得到被測聲源的聲功率級為： Rr Q LL wp 4 4 lg10 2 R LL wp 4 lg10 R LL pw 4 lg10 第四章噪聲測試和監(jiān)測 三、消聲室法三、消聲室法 它是將聲源放置在消聲室或半消聲室內(nèi)進行測量的它是將聲源放置在消聲室或半消聲室內(nèi)進行測量的 方法。消聲室是另一種特殊實驗室，方法。消聲室是另一種特殊實驗室，與混響室正好與混響室正好 相反相反，內(nèi)壁裝有吸聲材料，能吸收，內(nèi)壁裝有吸聲材料，能吸收98%以上的入射以上的入射 聲能。室內(nèi)聲音主要是直達聲而反射聲極小。消聲聲能。室內(nèi)聲音主要是直達聲而反射聲極小。消聲 室內(nèi)的聲場，稱為自由場。如果消聲室的地面不鋪室內(nèi)的聲場，稱為自由場。如果消聲室的地面不鋪 設(shè)吸聲面，而是堅實的反射面，則稱為半消聲室。設(shè)吸聲面，而是堅實的反射面，則稱為半消聲室。 第四章