第八章 噪声检测gai.ppt

从环境声学宏观角度 噪声是指发声体无规律的振动发出的 难听刺耳或污染环境的 使人厌烦并对人类的生产和生活活动有妨碍的声音 8 1噪声基础8 1 1噪声定义 8 1 3噪声的产生与分类 按噪声源的物理特性可将噪声分为机械振动性噪声和气体动力噪声 按噪声时间变化的属性又可将噪声分为稳态噪声 非稳态噪声 起伏噪声 间歇噪声以及脉冲噪声等类型 稳态噪声是指在观察时间内幅值和频带变化都很小的可听噪声 如电动机 排气扇所产生的噪声 8 2 1基本概念 频率周期波长声速声功率声强 I 声压 P 分贝声功率级声强级声压级 声压是由于声波的存在而引起的压力增值 单位为Pa 声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化 所以压力增值是正负交替的 但通常讲的声压是取均方根值 叫有效声压 是正值 对于球面波和平面波 声压与声强的关系是 I P2 c式中 空气密度 如以标准大气压与20 的空气密度和声速代入 得到 c 408国际单位值 称为空气对声波的特性阻抗 8 2 1基本概念 频率周期波长声速声功率声强 I 声压 P 分贝声功率级声强级声压级 声强的相对值叫声强级 单位Db 其数学表达式为 LI 10lg I I0 式中 LI 声压级 dB I 声强 W m2 I0 基准声强 为10 12W m2 8 2 1基本概念 频率周期波长声速声功率声强 I 声压 P 分贝声功率级声强级声压级 声压的相对值叫声压级 单位Db 其数学表达式为 LP 10lg P2 P20 20lg P P0 式中 LP 声压级 dB P 声压 Pa P0 基准声压 为2 10 5Pa 该值是对1000HZ声音人耳刚能听到的最低声压 8 2 2 1噪声的叠加 两个声源在某点的声强为I1和I2时 叠加后的总声强I总 I1 I2 8 2 2 1噪声的叠加 声压不能直接相加 由I P2 c和I总 I1 I2得 P总2 P12 P22又 P1 P0 2 10 Lp1 10 P2 P0 2 10 Lp2 10 故总声压级 LP 10lg P12 P22 P02 10lg 10 Lp1 10 10 Lp2 10 8 2 2 1噪声的叠加 当LP1 LP2 则总声压级 LP LP1 10lg2 LP1 3 dB 即作用于某一点的两个声源声压级相等时 其合成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB 8 2 2 1噪声的叠加 当声压级不相等时 按上式计算较麻烦 可利用图查曲线值来计算 方法是 设LP1 LP2 以LP1 LP2值按图查得 LP 则总声压级LP总 LP1 LP 8 2 2 1噪声的叠加 已知两个声源的声压级分别为86分贝和80分贝 求总声压级 解 LP1 LP2 86 80 6db由图得 LP 1LP总 LP1 2 5 86 1 87 dB 8 2 2 2噪声的相减 例 为测定某车间中一台机器的噪声大小 从声级计上测得声级为104dB 当机器停止工作 测得背景噪声为100dB 求该机器噪声的实际大小 解 设有背景噪声时测得的噪声为LP 背景噪声为LP1 机器实际噪声级为LP2由题意可知LP LP1 4dB从图可查得 LP 2 2dB 因此该机器的实际噪声声级为 LP2 LP LP 104dB 2 2dB 101 8dB 8 2 2 3噪声物理量与主观听觉的关系 1 响度 N 2 响度级 LN 3 响度与响度级的关系 根据大量的实验得到 响度级每改变10方 响度加倍或减半 它们的关系可用下列数学式表示 N 2 LN 40 10 或LN 40 33lgN注意 响度级不能直接相加合成 而响度可以相加 应先将各响度级换算成响度进行合成 然后再换算成响度级 8 2 2 4计权声级 为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量 在噪声测量仪器中设计了一种特殊滤波器 叫计权网络 当含有各种频率的噪声通过时 它对不同频率成分的衰减是不一样的 通过计权网络测得的声压级 已不再是客观量的声压级 而叫计权声压级或计权声级 简称声级 通用的有A B C和D计权声级 其中A计权网络是模拟人耳对40方纯音的响度 当信号通过时 其低 中频段 1000Hz以下 有较大的衰减 B计权网络是模拟人耳对70方纯音的响度 它对信号的低频段有一定衰减 而C计权网络是模拟人耳对100方纯音的响度 在整个频率范围内有近乎平直的响度 D计权声级是对噪声参量的模拟 专用于飞机噪声的测量 8 2 2 5统计声级 累积百分声级 环境噪声往往呈现不规则且大幅度起伏的情况 因此需要用统计的方法 用不同的噪声级出现的概率或累积概率来表示 累计百分声级 统计声级 LN表示某一声级 且大于此声级的出现概率为N 如L5 70dB表示整个测量期间噪声超过70dB的概率占5 如果测量是按一定时间间隔 如每5s一次 读取指示值 那么L10表示有10 的数据比它高 L50表示有50 的数据比它高 L90表示有90 的数据比它高 L5相当于峰值平均噪声级 L50相当于平均噪声级 又称中央值 L95相当于背景噪声级 或叫本底噪声级 8 2 2 6等效连续声级 等效连续声级是用某一段时间能量平均的方法 将间歇出现的变化的A声级以一个A声级来表示该段时间内的噪声大小 并称这个A声级为此时间段的等效连续A声级 符号 Leq 或 LAeq T 式中 LPA 某时刻t的瞬时A声级 dB T 测量时间 s 如果数据符合正态分布 其累积分布在正态概率纸上为一直线 则可用下面近似公式计算 LAeq T L50 d2 60其中L50为累积百分声级 d L10 L90 8 2 2 7噪声污染级 交通噪声指数 实践表明 涨落的噪声所引起人的烦恼程度比等能量的稳态噪声要大 并且与噪声暴露的变化率和平均强度有关 实验证明 在等效连续声级的基础上加上一项表示声变化幅度的量 更能反映实际污染程度 用这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当 噪声污染级 LNP 公式为 式中 K 常数 对交通和飞机噪声取值2 56 测定过程中瞬时声级的标准偏差 式中 LPAi 测得第i个瞬时A声级 所测声级的算术平均值 n 测得总数 8 2 2 8昼夜等效声级 昼间等效声级夜间等效声级昼夜等效声级 夜间A声级的能量平均值 用LN表示 单位dB 8 2 2 8昼夜等效声级 昼间等效声级夜间等效声级昼夜等效声级 考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度 故提出一个新的评价指标 昼夜等效声级 也称日夜平均声级 符号 LdN 它的表达式为式中 Ld 白天的等效声级 时间是 6 00 22 00 共16h Ln 夜间的等效声级 时间是 22 00至第二天的6 00 共8h 昼间和夜间的时间 可依地区和季节不同而稍有变更 为表明夜间噪声对人的烦扰更大 故计算夜间等效声级这一项时加上10dB的计权 为了表征噪声的物理量和主观听觉的关系 除了上述评价指标外 还有语言干扰级 SIL 感觉噪声级 PNL 交通噪声指数 TNl 和噪声次数指数 NN1 等 8 2 3噪声频谱 不同频率的噪声对人的影响不同 因此除了知道噪声的总强度外 还应该知道各个频率分量的噪声强度 以频率为横坐标 以声压级为纵坐标的关系曲线叫频谱图 频谱图可以形象直观地进行频谱分析 在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析 为了方便起见 人们把20Hz到20KHz的声频范围分为若干小频段 叫频带或频程 8 2 3 1等百分比频程 频程的划分采用恒定带宽比 即保持频带的上 下限之比为一常数 设每个带宽 f 中心频率 fc 则式中fu 频率上限 f1 频率下限 n 倍频数 当n 1时 上下限频率之比为2 即每一频带的上限频率比下限频率高一倍 这样划分的每一个频程称1倍频程