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第三噪聲測量第三噪聲測量1(優(yōu)選)第三噪聲測量(優(yōu)選)第三噪聲測量2聲能量聲強聲功率

s—平面聲波波陣面的面積聲壓的測量是聲學測量的基礎。3.1基本聲學量-聲壓的測量聲能量聲壓的測量是聲學測量的基礎。3.1基本聲學量-聲壓的3聲波的接收是聲壓測量的基礎環(huán)節(jié)。儀器傳聲器(麥克風),按聲學原理一般分為四種壓強式壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。壓差式壓差式傳聲器只激勵傳聲器振膜的兩側,也就是振膜運動受兩側聲壓的控制,這類話筒總是帶有特定的指向性壓強與壓差復合式多聲道干涉式作用將聲信號轉化為電信號。其原理是由聲造成的空氣壓力推動傳聲器的振動膜振動,進而經變換器將此機器振動變成電參數的變化。精度較高,應用最多。聲波的接收是聲壓測量的基礎環(huán)節(jié)。儀器傳聲器(麥克風),按聲學4傳聲器還可分為按能源分有源傳聲器、無源傳聲器按換能原理電動傳聲器、電容傳聲器、壓電式傳聲器、半導體式傳聲器等按用途及使用方法音樂用傳聲器、歌唱用傳聲器、有線傳聲器、無線傳聲器、落地式傳聲器、手持式傳聲器傳聲器還可分為按能源分有源傳聲器、無源傳聲器56殼體上開有毛細孔,用來平衡振膜兩側的靜壓力,以防止振膜破裂。振膜厚度在0.0025~0.05mm之間,它在聲壓的作用下發(fā)生變形位移,起著可變電容器動片的作用可變電容器的定片是背級,其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅電容式傳感器etRet毛吸孔內腔背級振膜阻尼孔絕緣體然而動態(tài)的應力變化(聲壓)很難通過毛細孔而作用于內腔,從而保證僅有振膜的外側受到聲壓的作用。6殼體上開有毛細孔,用來平衡振膜兩側的靜壓力,以防止振膜破裂67動圈式傳聲器這種傳聲器精度較低,靈敏度也較低,體積大,其突出特點是輸出阻抗小,所以接較長的電纜也不降低其靈敏度。動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,振膜和線圈移動并切割磁力線,產生感應電動勢。同線圈移動速度成正比。7動圈式傳聲器這種傳聲器精度較低,靈敏度也較低,體積大,其突78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,結構簡單,價格便宜,廣泛用于普通聲級計中。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雙壓電元件產生變形,在壓電元件梁端面出現電荷噪聲測量儀器(5/9)8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8目前,測量噪聲用的聲級計,表頭響應按靈敏度可分為四種按測試方法分為聲壓法、聲強法、標準聲源法和振速法。在消聲室內進行,吸聲系數大于0.混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。有聲波入射時,F=ps,在此力的作用下,通過力電換能器,振動轉換為電信號輸出,因此,測得這個輸出信號就可以求出聲場中對應的聲壓。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。在線性的頻率刻度上,恒帶寬給出的分辨率是均勻的,這種方法有利于對諧波的檢測。壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值,則聲功率級為但由于它的帶寬在高頻時較寬,在一個通帶內,往往會包含二個以上的諧波,進行諧波分析時就會引起測試誤差,因此不宜用它做精密的諧波分析。(1)不需要使用消聲室或混響室等聲學設施;混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。要注意環(huán)境大氣壓力對它的修正膜片受到聲壓作用而變位時雙壓電元件產生變形,在壓電元件梁端面出現電荷濾波器一般分為兩種,即恒定帶寬和恒定百分比帶寬。表頭時間常數為1000ms,—般用于測量穩(wěn)態(tài)噪聲,測得的數值為有效值。注意校準器與傳聲器之間的緊密配合(2)在多個聲源輻射疊加的聲場中能區(qū)分不同聲源的輻射功率;壓強式傳聲器無聲場時I內=I外,F=0有聲波入射時,F=ps,在此力的作用下,通過力電換能器,振動轉換為電信號輸出,因此,測得這個輸出信號就可以求出聲場中對應的聲壓。作用到傳聲器上的合力與聲波入射方向有關,傳聲器具有指向性,但利用壓強原理制成的傳聲器在低頻率是無指向性。理想的聲學測量用的傳聲器特性自由聲聲電壓靈敏度高、頻響特性寬、動態(tài)范圍大、體積小,不隨溫度、壓力、濕度等環(huán)境條件而變化。DF背極C0壓強式傳聲器的結構目前,測量噪聲用的聲級計,表頭響應按靈敏度可分為四種壓強式傳9電容傳聲器精密測量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。無聲波時,腔內外壓強相等;有聲波作用時,膜片受到聲壓P的作用,產生振動,使膜片與后板的距離發(fā)生變化。電容傳聲器的結構圖電容傳聲器精密測量中最常用的一種傳感器,其穩(wěn)定性、可靠性、振10第三噪聲測量優(yōu)質課件11第三噪聲測量優(yōu)質課件12電容計算公式式中k為靜電力常量,ε為介電常數,S為極板面積。當極板間距d變化時,電容C隨之變化,電流I也會隨之變化。

電容傳聲器等效電路圖電容傳聲器等效電路圖13優(yōu)點頻率范圍寬,頻率響應平直,靈敏度變化小,穩(wěn)定性好,多用于精密聲級計中。缺點內阻高,需要配備響應的放大器和衰減器,需要一定的電壓,膜片容易損壞。優(yōu)點頻率范圍寬,頻率響應平直,靈敏度變化小,穩(wěn)定性好,多用于14

3.2聲源的頻譜測量頻譜測量:為了更好地了解噪聲的特性,需要知道聲壓級與頻率之間的函數關系,即需要將通常的時間域中的數據轉變?yōu)轭l率域中的數據,能完成這種轉變的設備就是頻率分析儀或頻譜分析儀。包括:快速傅里葉變換窗函數濾波器小波分析技術3.2聲源的頻譜測量頻譜測量:為了更好地了解噪聲的特性,需15壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。探頭部分——傳感器部分,從聲場中拾取聲壓或質點振動速度信號。然而動態(tài)的應力變化(聲壓)很難通過毛細孔而作用于內腔,從而保證僅有振膜的外側受到聲壓的作用。(3)“脈沖或脈沖保持”。作用到傳聲器上的合力與聲波入射方向有關,傳聲器具有指向性,但利用壓強原理制成的傳聲器在低頻率是無指向性。有聲波入射時,F=ps,在此力的作用下,通過力電換能器,振動轉換為電信號輸出,因此,測得這個輸出信號就可以求出聲場中對應的聲壓。聲壓的測量是聲學測量的基礎。聲壓的測量是聲學測量的基礎。(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;(4)“峰值保持”。單個傳聲器沿圓形路徑連續(xù)移動,聲壓級做時間和空間的平均。(2)掃描式測量方法同線圈移動速度成正比。記錄器可以是電平表、示波器或專用記錄儀。1基本聲學量-聲壓的測量表針上升時間小于20ms.用于測量持續(xù)時間很短的脈沖聲,如槍、炮和爆炸聲,測得的數值是峰值.即最大值。(4)“峰值保持”。為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值,則聲功率級為探頭部分——信號處理部分——校準部分按測試方法分為聲壓法、聲強法、標準聲源法和振速法。

(1)在模擬信號分析中,帶通濾波器是必不可少的儀器。它的作用是只讓濾波器所確定的頻率范圍內的信號通過,而阻止其他分量的信號通過。即在通帶內沒有衰減,在通帶外沒有輸出。(2)測取噪聲信號頻譜的傳統(tǒng)方法是模擬分析法,這種方法是使待測信號通過若干個不同中心頻率的模擬濾波器、或中心頻率可在一段頻率上移動的可調濾波器,這種濾波器通常是帶通濾波器,即只允許在規(guī)定頻帶內的信號分量通過的濾波器。在濾波器的輸出端測定所傳輸的信號功率并用記錄器記錄下來,制成相應的圖表,就完成了模擬分析。記錄器可以是電平表、示波器或專用記錄儀。根據所使用帶通濾波器特性的不同,具體的模擬頻率分析方法又分為兩大類:即恒定帶寬(又稱絕對帶寬)分析法與恒比例帶寬(又稱恒百分帶寬)分析法,它們使用不同特性的濾波器。壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。(16

第三噪聲測量優(yōu)質課件17

恒定帶寬分析法恒定帶寬濾波器的特性是這樣的:當濾波器中心頻率改變時,濾波器的通帶寬度保持不變,即不論接受信號的頻率是多少,可通過的信號頻帶寬度都是一樣的。在線性的頻率刻度上,恒帶寬給出的分辨率是均勻的,這種方法有利于對諧波的檢測。它通常是窄帶的,適宜于對穩(wěn)定的線狀譜進行分析,能有效的抑制不需要的聲,把所需的純音或諧波從噪聲中提取出來。但倘若被分析信號的純音或諧波頻率不穩(wěn)定,那么測試就會引入較大的誤差。在恒帶寬頻率分析中,最常用的是譜級。它是以指定頻率為中心、寬度為1Hz的聲壓級,這種概念主要用來比較不同頻帶分析時測得的數據。恒比例帶寬分析法恒比例帶寬濾波器的中心頻率改變時,通帶寬度將會變化,但通帶寬度與中心頻率的比值保持不變。恒比例帶寬濾波器是被用得最多的濾波器。由于它的通帶內放大倍數幾乎不變,所以適用于噪聲譜的分析,也可以用于分析純音或諧波。但由于它的帶寬在高頻時較寬,在一個通帶內,往往會包含二個以上的諧波,進行諧波分析時就會引起測試誤差,因此不宜用它做精密的諧波分析。恒定帶寬分析法183.3聲強及聲功率的測量聲強的測量1.聲強指在單位時間內通過與指定方向垂直的單位面積的聲能量的平均值,它是一個矢量值,表示為I=p·u3.3聲強及聲功率的測量聲強的測量192.聲強的測量原理一般采用兩個性能相同的聲壓傳聲器組成聲強計的傳感器,與加法器、減法器、積分器、乘法器等組成聲強計,直接進行聲強測量。2.聲強的測量原理一般采用兩個性能相同的聲壓傳聲器組成聲強計203.聲強的測量儀器組成探頭部分——信號處理部分——校準部分與聲級計組成相比較的不同與相同點。3.聲強的測量儀器組成21探頭部分——傳感器部分,從聲場中拾取聲壓或質點振動速度信號。信號處理部分——負責對信號放大、濾波,然后根據測量原理計算并顯示結果。校準部分——確保測量結果的準確性。探頭部分——傳感器部分,從聲場中拾取聲壓或質點振動速度信號。22分類小型聲強計雙通道快速傅里葉分析儀雙路數字濾波器分類234.聲強測量的應用鑒別聲源及其方位畫出聲源附近聲能量流動的路線研究材料吸聲系數隨入射角度的變化求聲源的聲功率4.聲強測量的應用鑒別聲源及其方位24聲功率的測量聲功率聲源在單位時間內發(fā)出的總能量,與測點離聲源的距離以及外界條件無關。目前已有的為ISO頒發(fā)的測量噪聲源聲功率方法的標準以及我國參照ISO制定的測試標準。

聲功率的測量聲功率聲源在單位時間內發(fā)出的總能量,與測25ISO測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。按測試環(huán)境分為混響室、消聲室和半消聲室。按聲源噪聲特性分為穩(wěn)態(tài)、寬帶和窄帶噪聲。ISO測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。26我國頒布的測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。按測試方法分為聲壓法、聲強法、標準聲源法和振速法。按測試環(huán)境分為混響室、消聲室和半消聲室。我國頒布的測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。27不同測量精度的特征參量精密法(1級)工程法(2級)簡易法(3級)測試環(huán)境半消聲室室內或室外室內或室外聲源體積小于測試室體積的5%無限制無限制對背景噪聲的限定△L≧10dB△L≧6dB△L≧3dB測量數目≧10≧9≧4不同測量精度的特征參量精密法工程法簡易法測試環(huán)境半消聲室室內28在聲壓的作用下,振膜和線圈移動并切割磁力線,產生感應電動勢。(6)聲級計的主要附件(1)在模擬信號分析中,帶通濾波器是必不可少的儀器。(3)需要確定聲源結構噪聲的來源;混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。聲壓法是指通過測量聲源的聲壓值,再換算成聲功率的方法。探頭部分——信號處理部分——校準部分同線圈移動速度成正比。(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。但由于它的帶寬在高頻時較寬,在一個通帶內,往往會包含二個以上的諧波,進行諧波分析時就會引起測試誤差,因此不宜用它做精密的諧波分析。按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。(4)“峰值保持”。(2)需要將結構噪聲與空氣動力噪聲分開;Ⅰ級——聲學研究()其功能是將接受到的強信號予以衰減,以便使表頭指針指在適當的位置,一般分為輸入衰減器和輸出衰減器。按能源分有源傳聲器、無源傳聲器在恒帶寬頻率分析中,最常用的是譜級??勺冸娙萜鞯亩ㄆ潜臣?其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅1.聲壓法聲壓法是指通過測量聲源的聲壓值,再換算成聲功率的方法。聲壓法可分為自由聲場法和混響室法兩類。在聲壓的作用下,振膜和線圈移動并切割磁力線,產生感應電動勢29(1)自由聲場法產生自由聲場的環(huán)境可以是消聲室或半消聲室。利用自由聲場法可以測量無指向性聲源和指向性聲源的聲功率。(1)自由聲場法產生自由聲場的環(huán)境可以是消聲室或半消聲室。30無指向性聲源輻射聲功率的測量

只需測量出聲場中某處的聲壓級即可。

若為精密測量,需注意1.在消聲室內進行,吸聲系數大于0.992.傳聲器位置25倍于被測聲源尺寸3.傳聲器離墻面的距離不小于被測信號波長的1/4無指向性聲源輻射聲功率的測量31指向性聲源聲功率的測量假想將球面分成與測量點數目相同的測量球。若每個測量球(半球)的面積相等,則若每個測量球(半球)的面積不相等,則

注意:聲壓級之間的最大變化不得超過6dB,球的半徑使用測量點位于遠場。指向性聲源聲功率的測量注意:聲壓級之間的最大變化不得超過6d32則自由聲場的聲功率級為

S1=4∏r2

半自由聲場中的聲功率級為

S1=2∏r2

則自由聲場的聲功率級為

S1=4∏r2

半自由聲場中的33測量點的布置固定傳聲器位置

球面(半球面)測試一般采用20個固定點進行測量,在測量中測得的最高和最低聲壓級之差,在數值上小于測量點數的一半,則測量點數足夠。測量點的布置固定傳聲器位置34測量點的布置平行平面內同軸的圓形路徑

單個傳聲器沿圓形路徑連續(xù)移動,聲壓級做時間和空間的平均。如為半自由聲場,最少選5個路徑;如為自由聲場,路徑依次增加。測量點的布置平行平面內同軸的圓形路徑35測量點的布置子午線移動

用單個傳聲器圍繞通過聲源中心的水平軸做半圓形弧線移動,傳聲器移動線至少要8條,每條圍繞聲源的方位角有相等的增量。測量點的布置子午線移動36測量點的布置螺旋線路徑移動

單個傳聲器按子午線路徑移動的同時,還緩慢經過至少5個整圓周路徑,形成圍繞測量表面垂直軸的螺旋線路徑。測量點的布置螺旋線路徑移動37(2)混響室法混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。R房間常數,R=Sa/(1a)在混響室內,只要離開聲源一定的距離,混響聲遠大于直達聲,則(2)混響室法混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。38為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值,則聲功率級為為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值39缺點內阻高,需要配備響應的放大器和衰減器,需要一定的電壓,膜片容易損壞。優(yōu)點頻率范圍寬,頻率響應平直,靈敏度變化小,穩(wěn)定性好,多用于精密聲級計中。(3)“脈沖或脈沖保持”。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。恒比例帶寬濾波器的中心頻率改變時,通帶寬度將會變化,但通帶寬度與中心頻率的比值保持不變。但倘若被分析信號的純音或諧波頻率不穩(wěn)定,那么測試就會引入較大的誤差。恒定帶寬是用固定濾波器將信號頻率移到濾波器的中心頻率。干擾或不可能接近測量點的情況下使用。(3)“脈沖或脈沖保持”。按能源分有源傳聲器、無源傳聲器按換能原理電動傳聲器、電容傳聲器、壓電式傳聲器、半導體式傳聲器等若為精密測量,需注意原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和待測聲源在相同條件和同樣測點產生的聲壓級分別為Lps和Lpx,則聲源的聲功率級為原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和待測聲源在相同條件和同樣測點產生的聲壓級分別為Lps和Lpx,則聲源的聲功率級為Ⅲ級——監(jiān)測普查()畫出聲源附近聲能量流動的路線(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;1基本聲學量-聲壓的測量2.聲強法原理W=I·S,只要測量出聲強的平均值即可測算出聲源的聲功率。測量方法(1)定點式測量方法(2)掃描式測量方法缺點內阻高,需要配備響應的放大器和衰減器,需要一定的電壓,膜40優(yōu)點(1)不需要使用消聲室或混響室等聲學設施;(2)在多個聲源輻射疊加的聲場中能區(qū)分不同聲源的輻射功率;優(yōu)點413.標準聲源法原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和待測聲源在相同條件和同樣測點產生的聲壓級分別為Lps和Lpx,則聲源的聲功率級為Lwx=LwsLps+Lpx

3.標準聲源法原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和42方法(1)置換法——把待測聲源移開,用標準聲源代替待測聲源進行測量;(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;(3)比較法——把標準聲源放在測試空間另一點,周圍反射環(huán)境和待測聲源相似;方法434.振速法原理通過測量聲源的振速來測量聲功率的方法。適用對象(1)背景噪聲高于機器輻射噪聲;(2)需要將結構噪聲與空氣動力噪聲分開;(3)需要確定聲源結構噪聲的來源;

4.振速法原理通過測量聲源的振速來測量聲功率的方法。44聲級計

3.4測量儀器最常用的噪聲測量儀器是聲級計。聲級計3.4測量儀器最常用的噪聲測量儀器是聲級計45一、聲級計

1.分類精密型普通型0級——實驗室儀器()Ⅰ級——聲學研究()Ⅱ級——現場測量()Ⅲ級——監(jiān)測普查()精密型普通型0級——實驗室儀器(46

2.結構及組成噪聲測量儀器一般由三部分組成,即:接收設備、中間設備、讀出設備接收設備讀出設備測試結果讀出設備中間設備

4748聲級計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表頭計權網絡聲壓外接記錄儀ABCLABCL外接濾波器聲級計結構:傳聲器放大器衰減器計權網絡檢波器濾波器指示器附件等48聲級計方框圖傳聲器衰減器放大器放大器衰減器均方根值指示計483.聲級計各部分工作原理

(1)傳聲器

俗稱麥克風,是一種將聲壓轉換成電壓的聲電換能器,是聲級計的接受部分,應用最多的是電容傳聲器。

3.聲級計各部分工作原理

(1)傳聲器

俗稱麥49(2)放大器

一般采用兩級放大器,即輸入放大器和輸出放大器,其作用是將微弱的電信號放大。

聲級計內的放大器,要求具有較高的入阻抗和較低的輸出阻抗,并具有較小的線性失真,以保證測量結果的準確性。

(2)放大器

一般采用兩級放大器,即輸入50(3)衰減器其功能是將接受到的強信號予以衰減,以便使表頭指針指在適當的位置,一般分為輸入衰減器和輸出衰減器。輸入放大器使用的哀減器調節(jié)范圍為測量低端,輸出放大器使用的衰減器調節(jié)范圍為測量高端。(3)衰減器其功能是將接受到的強信號予以衰減,以便使表頭指針51(4)濾波器讓一部分頻率成分通過,其它頻率成分衰減掉的儀器。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性,B計權聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特性,C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度,A衰減最多,B次之,C最少。(4)濾波器讓一部分頻率成分通過,其它頻率成分衰52(4)濾波器濾波器一般分為兩種,即恒定帶寬和恒定百分比帶寬。恒定帶寬是用固定濾波器將信號頻率移到濾波器的中心頻率。恒定百分比帶寬的帶寬是中心頻率的一個恒定百分值,帶寬隨中心頻率的增加而增大,即高頻時帶寬比低頻時寬,故應用更加廣泛。(4)濾波器濾波器一般分為兩種,即恒定帶寬和恒定百分比53(5)檢波器和指示器檢波器作用是把迅速變化的電壓信號轉變成變化較慢的直流電壓信號。根據測量的需要,檢波器有峰值檢波器、平均值檢波器和均方根值檢波器之分。峰值檢波器能給出一定時間間隔中的最大值,平均值檢波器能在一定時間間隔中測量其絕對平均值,在多數的噪聲測量中均是采用均方根值檢波器。(5)檢波器和指示器檢波器作用是把迅速變化的電壓信號轉變54(5)檢波器和指示器均方根值檢波器能對信號進行處理,將結果輸送到指示表頭。目前,測量噪聲用的聲級計,表頭響應按靈敏度可分為四種(1)“慢”。表頭時間常數為1000ms,—般用于測量穩(wěn)態(tài)噪聲,測得的數值為有效值。(2)”快”。表頭時間常數為125ms,一般用于測量波動較大的不穩(wěn)態(tài)噪聲和交通運輸噪聲等??鞕n接近人耳對聲音的反應。

(5)檢波器和指示器均方根值檢波器能對信號進行處理,55

(3)“脈沖或脈沖保持”。表針上升時間為35ms,用于測量持續(xù)時間較長的脈沖噪聲,如沖床、按錘等,測得的數值為最大有效值。

(4)“峰值保持”。表針上升時間小于20ms.用于測量持續(xù)時間很短的脈沖聲,如槍、炮和爆炸聲,測得的數值是峰值.即最大值。(3)“脈沖或脈沖保持”。表針上升時間為35m56(6)聲級計的主要附件防風罩:為避免風噪聲對測量結果的影響。鼻形錐:降低氣流擾動對測量產生的影響。延長線纜:避免儀器或測量人員對聲場的干擾或不可能接近測量點的情況下使用。(6)聲級計的主要附件57二、聲級計的校準為保證測量結果的準確性,使用前后都要進行校準。一般的校準儀器:活塞發(fā)生器、聲級校準器二、聲級計的校準58活塞發(fā)生器校準——在傳聲器膜片上產生恒定的聲壓級,頻率一般為250Hz使用注意事項1.在校準時,聲級計頻率計權必須放在“線性”檔或“C”檔2.要注意環(huán)境大氣壓力對它的修正3.注意校準器與傳聲器之間的緊密配合活塞發(fā)生器校準59聲級校準器校準用一個聲壓級已知的標準聲音信號校準,測量時與已知聲壓級相比較,從而達到校準的目的。一般標準信號頻率為1000Hz,聲級計可置于任意計權網絡位置。聲級校準器校準用一個聲壓級已知的標準聲音信號校準,測量時與已60第三噪聲測量第三噪聲測量61(優(yōu)選)第三噪聲測量(優(yōu)選)第三噪聲測量62聲能量聲強聲功率

s—平面聲波波陣面的面積聲壓的測量是聲學測量的基礎。3.1基本聲學量-聲壓的測量聲能量聲壓的測量是聲學測量的基礎。3.1基本聲學量-聲壓的63聲波的接收是聲壓測量的基礎環(huán)節(jié)。儀器傳聲器(麥克風),按聲學原理一般分為四種壓強式壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。壓差式壓差式傳聲器只激勵傳聲器振膜的兩側,也就是振膜運動受兩側聲壓的控制,這類話筒總是帶有特定的指向性壓強與壓差復合式多聲道干涉式作用將聲信號轉化為電信號。其原理是由聲造成的空氣壓力推動傳聲器的振動膜振動,進而經變換器將此機器振動變成電參數的變化。精度較高,應用最多。聲波的接收是聲壓測量的基礎環(huán)節(jié)。儀器傳聲器(麥克風),按聲學64傳聲器還可分為按能源分有源傳聲器、無源傳聲器按換能原理電動傳聲器、電容傳聲器、壓電式傳聲器、半導體式傳聲器等按用途及使用方法音樂用傳聲器、歌唱用傳聲器、有線傳聲器、無線傳聲器、落地式傳聲器、手持式傳聲器傳聲器還可分為按能源分有源傳聲器、無源傳聲器6566殼體上開有毛細孔,用來平衡振膜兩側的靜壓力,以防止振膜破裂。振膜厚度在0.0025~0.05mm之間,它在聲壓的作用下發(fā)生變形位移,起著可變電容器動片的作用可變電容器的定片是背級,其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅電容式傳感器etRet毛吸孔內腔背級振膜阻尼孔絕緣體然而動態(tài)的應力變化(聲壓)很難通過毛細孔而作用于內腔,從而保證僅有振膜的外側受到聲壓的作用。6殼體上開有毛細孔,用來平衡振膜兩側的靜壓力,以防止振膜破裂6667動圈式傳聲器這種傳聲器精度較低,靈敏度也較低,體積大,其突出特點是輸出阻抗小,所以接較長的電纜也不降低其靈敏度。動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,振膜和線圈移動并切割磁力線,產生感應電動勢。同線圈移動速度成正比。7動圈式傳聲器這種傳聲器精度較低,靈敏度也較低,體積大,其突6768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,結構簡單,價格便宜,廣泛用于普通聲級計中。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雙壓電元件產生變形,在壓電元件梁端面出現電荷噪聲測量儀器(5/9)8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68目前,測量噪聲用的聲級計,表頭響應按靈敏度可分為四種按測試方法分為聲壓法、聲強法、標準聲源法和振速法。在消聲室內進行,吸聲系數大于0.混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。有聲波入射時,F=ps,在此力的作用下,通過力電換能器,振動轉換為電信號輸出,因此,測得這個輸出信號就可以求出聲場中對應的聲壓。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。在線性的頻率刻度上,恒帶寬給出的分辨率是均勻的,這種方法有利于對諧波的檢測。壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值,則聲功率級為但由于它的帶寬在高頻時較寬,在一個通帶內,往往會包含二個以上的諧波,進行諧波分析時就會引起測試誤差,因此不宜用它做精密的諧波分析。(1)不需要使用消聲室或混響室等聲學設施;混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。要注意環(huán)境大氣壓力對它的修正膜片受到聲壓作用而變位時雙壓電元件產生變形,在壓電元件梁端面出現電荷濾波器一般分為兩種,即恒定帶寬和恒定百分比帶寬。表頭時間常數為1000ms,—般用于測量穩(wěn)態(tài)噪聲,測得的數值為有效值。注意校準器與傳聲器之間的緊密配合(2)在多個聲源輻射疊加的聲場中能區(qū)分不同聲源的輻射功率;壓強式傳聲器無聲場時I內=I外,F=0有聲波入射時,F=ps,在此力的作用下,通過力電換能器,振動轉換為電信號輸出,因此,測得這個輸出信號就可以求出聲場中對應的聲壓。作用到傳聲器上的合力與聲波入射方向有關,傳聲器具有指向性,但利用壓強原理制成的傳聲器在低頻率是無指向性。理想的聲學測量用的傳聲器特性自由聲聲電壓靈敏度高、頻響特性寬、動態(tài)范圍大、體積小,不隨溫度、壓力、濕度等環(huán)境條件而變化。DF背極C0壓強式傳聲器的結構目前,測量噪聲用的聲級計,表頭響應按靈敏度可分為四種壓強式傳69電容傳聲器精密測量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。無聲波時,腔內外壓強相等;有聲波作用時,膜片受到聲壓P的作用,產生振動,使膜片與后板的距離發(fā)生變化。電容傳聲器的結構圖電容傳聲器精密測量中最常用的一種傳感器,其穩(wěn)定性、可靠性、振70第三噪聲測量優(yōu)質課件71第三噪聲測量優(yōu)質課件72電容計算公式式中k為靜電力常量,ε為介電常數,S為極板面積。當極板間距d變化時,電容C隨之變化,電流I也會隨之變化。

電容傳聲器等效電路圖電容傳聲器等效電路圖73優(yōu)點頻率范圍寬,頻率響應平直,靈敏度變化小,穩(wěn)定性好,多用于精密聲級計中。缺點內阻高,需要配備響應的放大器和衰減器,需要一定的電壓,膜片容易損壞。優(yōu)點頻率范圍寬,頻率響應平直,靈敏度變化小,穩(wěn)定性好,多用于74

3.2聲源的頻譜測量頻譜測量:為了更好地了解噪聲的特性,需要知道聲壓級與頻率之間的函數關系,即需要將通常的時間域中的數據轉變?yōu)轭l率域中的數據,能完成這種轉變的設備就是頻率分析儀或頻譜分析儀。包括:快速傅里葉變換窗函數濾波器小波分析技術3.2聲源的頻譜測量頻譜測量:為了更好地了解噪聲的特性,需75壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。探頭部分——傳感器部分,從聲場中拾取聲壓或質點振動速度信號。然而動態(tài)的應力變化(聲壓)很難通過毛細孔而作用于內腔,從而保證僅有振膜的外側受到聲壓的作用。(3)“脈沖或脈沖保持”。作用到傳聲器上的合力與聲波入射方向有關,傳聲器具有指向性,但利用壓強原理制成的傳聲器在低頻率是無指向性。有聲波入射時,F=ps,在此力的作用下,通過力電換能器,振動轉換為電信號輸出,因此,測得這個輸出信號就可以求出聲場中對應的聲壓。聲壓的測量是聲學測量的基礎。聲壓的測量是聲學測量的基礎。(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;(4)“峰值保持”。單個傳聲器沿圓形路徑連續(xù)移動,聲壓級做時間和空間的平均。(2)掃描式測量方法同線圈移動速度成正比。記錄器可以是電平表、示波器或專用記錄儀。1基本聲學量-聲壓的測量表針上升時間小于20ms.用于測量持續(xù)時間很短的脈沖聲,如槍、炮和爆炸聲,測得的數值是峰值.即最大值。(4)“峰值保持”。為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值,則聲功率級為探頭部分——信號處理部分——校準部分按測試方法分為聲壓法、聲強法、標準聲源法和振速法。

(1)在模擬信號分析中,帶通濾波器是必不可少的儀器。它的作用是只讓濾波器所確定的頻率范圍內的信號通過,而阻止其他分量的信號通過。即在通帶內沒有衰減,在通帶外沒有輸出。(2)測取噪聲信號頻譜的傳統(tǒng)方法是模擬分析法,這種方法是使待測信號通過若干個不同中心頻率的模擬濾波器、或中心頻率可在一段頻率上移動的可調濾波器,這種濾波器通常是帶通濾波器,即只允許在規(guī)定頻帶內的信號分量通過的濾波器。在濾波器的輸出端測定所傳輸的信號功率并用記錄器記錄下來,制成相應的圖表,就完成了模擬分析。記錄器可以是電平表、示波器或專用記錄儀。根據所使用帶通濾波器特性的不同,具體的模擬頻率分析方法又分為兩大類:即恒定帶寬(又稱絕對帶寬)分析法與恒比例帶寬(又稱恒百分帶寬)分析法,它們使用不同特性的濾波器。壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。(76

第三噪聲測量優(yōu)質課件77

恒定帶寬分析法恒定帶寬濾波器的特性是這樣的:當濾波器中心頻率改變時,濾波器的通帶寬度保持不變,即不論接受信號的頻率是多少,可通過的信號頻帶寬度都是一樣的。在線性的頻率刻度上,恒帶寬給出的分辨率是均勻的,這種方法有利于對諧波的檢測。它通常是窄帶的,適宜于對穩(wěn)定的線狀譜進行分析,能有效的抑制不需要的聲,把所需的純音或諧波從噪聲中提取出來。但倘若被分析信號的純音或諧波頻率不穩(wěn)定,那么測試就會引入較大的誤差。在恒帶寬頻率分析中,最常用的是譜級。它是以指定頻率為中心、寬度為1Hz的聲壓級,這種概念主要用來比較不同頻帶分析時測得的數據。恒比例帶寬分析法恒比例帶寬濾波器的中心頻率改變時,通帶寬度將會變化,但通帶寬度與中心頻率的比值保持不變。恒比例帶寬濾波器是被用得最多的濾波器。由于它的通帶內放大倍數幾乎不變,所以適用于噪聲譜的分析,也可以用于分析純音或諧波。但由于它的帶寬在高頻時較寬,在一個通帶內,往往會包含二個以上的諧波,進行諧波分析時就會引起測試誤差,因此不宜用它做精密的諧波分析。恒定帶寬分析法783.3聲強及聲功率的測量聲強的測量1.聲強指在單位時間內通過與指定方向垂直的單位面積的聲能量的平均值,它是一個矢量值,表示為I=p·u3.3聲強及聲功率的測量聲強的測量792.聲強的測量原理一般采用兩個性能相同的聲壓傳聲器組成聲強計的傳感器,與加法器、減法器、積分器、乘法器等組成聲強計,直接進行聲強測量。2.聲強的測量原理一般采用兩個性能相同的聲壓傳聲器組成聲強計803.聲強的測量儀器組成探頭部分——信號處理部分——校準部分與聲級計組成相比較的不同與相同點。3.聲強的測量儀器組成81探頭部分——傳感器部分,從聲場中拾取聲壓或質點振動速度信號。信號處理部分——負責對信號放大、濾波,然后根據測量原理計算并顯示結果。校準部分——確保測量結果的準確性。探頭部分——傳感器部分,從聲場中拾取聲壓或質點振動速度信號。82分類小型聲強計雙通道快速傅里葉分析儀雙路數字濾波器分類834.聲強測量的應用鑒別聲源及其方位畫出聲源附近聲能量流動的路線研究材料吸聲系數隨入射角度的變化求聲源的聲功率4.聲強測量的應用鑒別聲源及其方位84聲功率的測量聲功率聲源在單位時間內發(fā)出的總能量,與測點離聲源的距離以及外界條件無關。目前已有的為ISO頒發(fā)的測量噪聲源聲功率方法的標準以及我國參照ISO制定的測試標準。

聲功率的測量聲功率聲源在單位時間內發(fā)出的總能量,與測85ISO測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。按測試環(huán)境分為混響室、消聲室和半消聲室。按聲源噪聲特性分為穩(wěn)態(tài)、寬帶和窄帶噪聲。ISO測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。86我國頒布的測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。按測試方法分為聲壓法、聲強法、標準聲源法和振速法。按測試環(huán)境分為混響室、消聲室和半消聲室。我國頒布的測試標準按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。87不同測量精度的特征參量精密法(1級)工程法(2級)簡易法(3級)測試環(huán)境半消聲室室內或室外室內或室外聲源體積小于測試室體積的5%無限制無限制對背景噪聲的限定△L≧10dB△L≧6dB△L≧3dB測量數目≧10≧9≧4不同測量精度的特征參量精密法工程法簡易法測試環(huán)境半消聲室室內88在聲壓的作用下,振膜和線圈移動并切割磁力線,產生感應電動勢。(6)聲級計的主要附件(1)在模擬信號分析中,帶通濾波器是必不可少的儀器。(3)需要確定聲源結構噪聲的來源;混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。聲壓法是指通過測量聲源的聲壓值,再換算成聲功率的方法。探頭部分——信號處理部分——校準部分同線圈移動速度成正比。(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;壓強式傳聲器只激勵傳聲器振膜的一側,主要是無指向性傳聲器。但由于它的帶寬在高頻時較寬,在一個通帶內,往往會包含二個以上的諧波,進行諧波分析時就會引起測試誤差,因此不宜用它做精密的諧波分析。按測量精度分為精密級、工程級和簡易級。(4)“峰值保持”。(2)需要將結構噪聲與空氣動力噪聲分開;Ⅰ級——聲學研究()其功能是將接受到的強信號予以衰減,以便使表頭指針指在適當的位置,一般分為輸入衰減器和輸出衰減器。按能源分有源傳聲器、無源傳聲器在恒帶寬頻率分析中,最常用的是譜級。可變電容器的定片是背級,其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅1.聲壓法聲壓法是指通過測量聲源的聲壓值,再換算成聲功率的方法。聲壓法可分為自由聲場法和混響室法兩類。在聲壓的作用下,振膜和線圈移動并切割磁力線,產生感應電動勢89(1)自由聲場法產生自由聲場的環(huán)境可以是消聲室或半消聲室。利用自由聲場法可以測量無指向性聲源和指向性聲源的聲功率。(1)自由聲場法產生自由聲場的環(huán)境可以是消聲室或半消聲室。90無指向性聲源輻射聲功率的測量

只需測量出聲場中某處的聲壓級即可。

若為精密測量,需注意1.在消聲室內進行,吸聲系數大于0.992.傳聲器位置25倍于被測聲源尺寸3.傳聲器離墻面的距離不小于被測信號波長的1/4無指向性聲源輻射聲功率的測量91指向性聲源聲功率的測量假想將球面分成與測量點數目相同的測量球。若每個測量球(半球)的面積相等,則若每個測量球(半球)的面積不相等,則

注意:聲壓級之間的最大變化不得超過6dB,球的半徑使用測量點位于遠場。指向性聲源聲功率的測量注意:聲壓級之間的最大變化不得超過6d92則自由聲場的聲功率級為

S1=4∏r2

半自由聲場中的聲功率級為

S1=2∏r2

則自由聲場的聲功率級為

S1=4∏r2

半自由聲場中的93測量點的布置固定傳聲器位置

球面(半球面)測試一般采用20個固定點進行測量,在測量中測得的最高和最低聲壓級之差,在數值上小于測量點數的一半,則測量點數足夠。測量點的布置固定傳聲器位置94測量點的布置平行平面內同軸的圓形路徑

單個傳聲器沿圓形路徑連續(xù)移動,聲壓級做時間和空間的平均。如為半自由聲場,最少選5個路徑;如為自由聲場,路徑依次增加。測量點的布置平行平面內同軸的圓形路徑95測量點的布置子午線移動

用單個傳聲器圍繞通過聲源中心的水平軸做半圓形弧線移動,傳聲器移動線至少要8條,每條圍繞聲源的方位角有相等的增量。測量點的布置子午線移動96測量點的布置螺旋線路徑移動

單個傳聲器按子午線路徑移動的同時,還緩慢經過至少5個整圓周路徑,形成圍繞測量表面垂直軸的螺旋線路徑。測量點的布置螺旋線路徑移動97(2)混響室法混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。R房間常數,R=Sa/(1a)在混響室內,只要離開聲源一定的距離,混響聲遠大于直達聲,則(2)混響室法混響室內有直達聲場和反射聲場共同作用。98為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值,則聲功率級為為保證測量結果的準確性,通常取幾個點測得聲壓級的平均值99缺點內阻高,需要配備響應的放大器和衰減器,需要一定的電壓,膜片容易損壞。優(yōu)點頻率范圍寬,頻率響應平直,靈敏度變化小,穩(wěn)定性好,多用于精密聲級計中。(3)“脈沖或脈沖保持”。根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)和C聲級dB(C)。恒比例帶寬濾波器的中心頻率改變時,通帶寬度將會變化,但通帶寬度與中心頻率的比值保持不變。但倘若被分析信號的純音或諧波頻率不穩(wěn)定,那么測試就會引入較大的誤差。恒定帶寬是用固定濾波器將信號頻率移到濾波器的中心頻率。干擾或不可能接近測量點的情況下使用。(3)“脈沖或脈沖保持”。按能源分有源傳聲器、無源傳聲器按換能原理電動傳聲器、電容傳聲器、壓電式傳聲器、半導體式傳聲器等若為精密測量,需注意原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和待測聲源在相同條件和同樣測點產生的聲壓級分別為Lps和Lpx,則聲源的聲功率級為原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和待測聲源在相同條件和同樣測點產生的聲壓級分別為Lps和Lpx,則聲源的聲功率級為Ⅲ級——監(jiān)測普查()畫出聲源附近聲能量流動的路線(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;1基本聲學量-聲壓的測量2.聲強法原理W=I·S,只要測量出聲強的平均值即可測算出聲源的聲功率。測量方法(1)定點式測量方法(2)掃描式測量方法缺點內阻高,需要配備響應的放大器和衰減器,需要一定的電壓,膜100優(yōu)點(1)不需要使用消聲室或混響室等聲學設施;(2)在多個聲源輻射疊加的聲場中能區(qū)分不同聲源的輻射功率;優(yōu)點1013.標準聲源法原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和待測聲源在相同條件和同樣測點產生的聲壓級分別為Lps和Lpx,則聲源的聲功率級為Lwx=LwsLps+Lpx

3.標準聲源法原理已知標準聲源的聲功率為Lws,使標準聲源和102方法(1)置換法——把待測聲源移開,用標準聲源代替待測聲源進行測量;(2)并擺法——若待測聲源不便移動,把標準聲源放在對稱的位置進行測量;(3)比較法——把標準聲源放在測試空間另一點,周圍反射環(huán)境和待測聲源相似;方法1034.振速法原理通過測量聲源的振速來測量聲功率的方法。適用對象(1)背景噪聲高于機器輻射噪聲;(2)需要將結構噪聲與空氣動力噪聲分開;(3)需要確定聲源結構噪聲的來源;

4.振速法原理通過測量聲源的振速來測量聲功率的方法。104聲級計

3.4測量儀器最常用的噪聲測量儀器是聲級計。聲級計3.4測量儀器最常用的噪聲測量儀器是聲級計105一、聲級計

1.分類精密型普通型0級——實驗室儀器()Ⅰ級——聲學研究()Ⅱ級——現場測量()Ⅲ級——監(jiān)測普查()精密型普通型0級——實驗室儀器(106

2.結構及組成噪聲測量儀器一般由三部分組成,即:接收設備、中間設備、讀出設備接收設備讀出設備測試結果讀出設備中間設備

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