内燃机测试技术-07噪声测量.ppt

噪声测量,噪声基础知识几个定义声音：人的听觉器官对空气压力波的主观感觉。噪声（客观）：无规律组合的不同频率和不同强度的声音。噪声（主观）：一切对人的工作和生活有影响的的声音。,噪声分类空气动力性噪声：由于气体的非稳定过程而产生的噪声，如进、排气噪声、风扇噪声等；机械性噪声：由于固体振动而产生的噪声，如摩擦、敲击等引起的噪声；电磁性噪声：由于电磁振动(电磁力引起内部零件结构振动)而产生的噪声，如发电机、变压器等产生的噪声；燃烧噪声：气体力引起内部零件结构振动，并向外辐射的噪声。,噪声的危害,（1）对听力的影响：在高噪声环境下长期工作，可能造成耳聋。90dB(A)-20%的人可能耳聋；85dB(A)-10%的人可能耳聋；低于80dB(A)才能保证长期工作而不造成耳聋。（2）对人的精神和身体的影响：如失眠、注意力不集中、破坏色觉等。（3）对工作的影响：降低工作效率，计算、书写易出错。（4）对建筑物的影响：大的低频噪声可能造成建筑物薄壁件的损坏。,一、噪声测量中的声学概念和参数1.声场：声波传播的空间，分为自由声场、半自由声场、混响声场、半混响声场。（1）自由声场（边界完全吸收声波）：允许声波在任何方向作无反射自由传播的空间。（2）半自由声场：声波除仅以地面作为反射面，在其他方向作无反射自由传播的空间。（3）混响声场（边界完全反射声波）：允许声波在任何方向作无吸收传播的空间。（4）半混响声场：边界既不完全反射声波、又不完全吸收声波的空间。,2.频率：声波每秒钟波动的次数，单位为Hz。次声：20000Hz；基准声：1000Hz。3.声速：声波在介质中的传播速度。K-体积弹性模量；-介质的密度。,4声压和声压级声压：有声波时介质的压强对其静压力的变化量。单位：Pa(N/m2)2*10-5Pa-听阈声压；20Pa-痛阈声压听阈声压与痛阈声压间差100万倍，为便于衡量声音的强弱和适应人的“听觉特性”，引入声压级Lp(dB)p0-基准声压，p0=2*10-5Pa；p-测点的声压。这样，声压变化10倍，声压级变化20dB；声压变化100万倍，声压级变化120dB；听阈声压与痛阈声压间的声压级变化幅度为0-120dB。,5声功率和声功率级声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位：W为便于衡量声功率的相对大小，引入声功率级Lw(dB)W0-基准声功率，W0=2*10-12W；W-声源辐射的声功率。声压级与声功率级的关系：功率级不能直接测得，可在一定条件下利用声压级进行换算，见表13-1。,声压级换算为声功率级的原因：声压级的值与声源-测点间的距离及测量环境有关，而声功率级与测点无关，故对于固定式机械设备ISO推荐以声功率级作为噪声的评价量。,6声级的计算（声级的合成与分解）（1）基本原则：能量叠加原则，即当声场中同时存在n个声功率分别为W1、W2、Wn的独立声源时，这些声源的合成总声功率Wt为（2）声功率级的合成,（3）声压级的合成根据能量叠加原则和声功率与声压平方成正比的关系，可得合成总声压pt为由声压级的定义式，总声压级Lpt为,由于（i=1,2,n）故例1：当两个声源声压级分别为100dB时，合成后的总声压级Lpt为103dB。例2：隔声罩1%的开孔，Lpt为只降20dB。,7声压级的分解设有如下关系式经代数运算，可得,8声级平均值定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。根据能量叠加原则，可得声压级平均值Lpm为式中：Lpi(i=1,2,m)为第i个测点测得的声压级；m为测点总数。简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算，其误差小与1dB。,声级平均值测量,声级平均值计算,9噪声的频谱作用：为分析噪声的频率特性和确定噪声源，还需测量噪声强度在频域的分布规律。频程（频率区段）的划分方法，有（1）1倍频程（10个频程）：频带的上下限频率之比为2:1；,（2）1/3倍频程（10个频程）：频带的上下限频率之比为21/3:1；,（3）恒定窄频带频谱图：以选用的频程中心频率为横坐标，以相应的频程声压级（或声功率级）为纵坐标，所绘制的曲线图。是分析噪声来源及频率特性的基本工具。频率分辨率由采样时间确定。低频噪声：350Hz；中频噪声：350-1000Hz；高频噪声：1000Hz。,二、噪声评定值,1响度级（考虑人的听觉特性的主观评价值）人的听觉特性：声压级相同但频率不同的两个声源，人的主观感觉是不同的，一般对高频敏感，低频迟钝。考虑到人的上述听觉特性后，响度级定义如下：选取1000Hz的纯音为基准声，如果所测声音听起来与某一声压级的基准声一样响，则该基准声的声压级dB值就是所测声音的响度级，单位为phon（方）。例如，响度级为40phon声音，是指该声音听起来与声压级为40dB、频率为1000Hz的纯音一样响。如声压级约为50dB、频率为100Hz的声音；声压级约为70dB、频率为50Hz的声音。,等响度曲线：以声音频率为横坐标，声压级为纵坐标，频率与声压级不同，但响度级相同的曲线。描述了各频率下，客观的声压级与主观的响度级之间的关系，可由声音的频率和声压级，查图得到相应的响度级。例如：声压级为60dB、频率为100Hz的声音，查图得到相应的响度级为50phon。,2计权声级任一等响度曲线，对各频率f显然有如下关系：响度级(f)=声压级(f)+修正值(f)当噪声不是单一频率，需用计权声级。计权声级：将噪声的各频率成分按某等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。常用有A、B、C三种计权声级，单位为dB。A计权声级：将噪声的各频率成分按40phon等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。特点是主要衰减低频段声音，对中频段也有一定衰减。,B计权声级：将噪声的各频率成分按70phon等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。特点是仅对低频段声音有一定的衰减。C计权声级：将噪声的各频率成分按100phon等响度曲线进行衰减后，测得的噪声值。特点是对整个可听频率范围内的声音基本上无衰减。,3统计声级在一定时间内，对不稳定噪声的各个测量值进行统计并分级评定的表示值，记为LAn。：峰值噪声级LA10：在一定时间内，以均匀的时间间隔测量噪声的A计权声级dB值，然后从大到小依次排列，其中10%的时间所超过的声级；中间噪声级LA50：在一定时间内，以均匀的时间间隔测量噪声的A计权声级dB值，然后从大到小依次排列，其中50%的时间所超过的声级；环境背景噪声级LA90：在一定时间内，以均匀的时间间隔测量噪声的A计权声级dB值，然后从大到小依次排列，其中90%的时间所超过的声级。,沈阳北站4站台噪声A声级时程曲线,沈阳火车站的噪声测试结果,4等效声级用能量相等的稳定声级评定某固定点连续变化的A声级。假设在一定时间内，测的某连续变化声源的噪声级数据共n个，记为Li(i=1,2,3,n)，则该声源的等效声级Leq可表示为,三、声级计作用：（1）测量噪声级（线性声级，A、B、C三种计权声级）；（2）输出噪声对应的模拟电信号，以便进行记录、采样和信号处理。组成：传声器、放大器、衰减（增益）器、计权网络、指示表头、（滤波器）。,1传声器电容式传声器结构：由振膜和后极板组成电容，两电极间预先加一恒定的直流电压，使电容处于不变的充电状态。工作原理：振膜在声压作用下产生振动，电极间隔发生变化，电容发生变化，引起电极间电压的变化，仪器利用电压变化感知声压的变化。,2放大器放大传声器的输出信号。3衰减（增益）器控制指示表头的显示量程，每档衰减10dB。4计权网络将噪声的各频率成分按一定特性用模拟电路进行衰减。5指示表头与衰减器配合读出噪声级。6滤波器按一定频程（一般为1倍频程）对噪声进行滤波。,噪声源的声功率测量（声压法）,基本公式：,但测量过程和结果需结合具体情况进行处理和修正。,1测量表面和测点布置,测量表面：包围被测对象，布置有测点的表面组合。工程上通常采用半球面、长方体表面、圆柱体表面等作为包络面。测点布置有5点法、9点法、10点法等。,2背景噪声的修正,理论公式：,经验公式：,k1为背景噪声修正值，可查表或曲线得到。,式中：Lpi为第i个测点测得的声压级；Lpi0为第i个测点测得的总噪声声压级；Lp1为背景噪声声压级；,仅有驱动电机工作时的背景噪声A声压级速度曲线,五个测点的A声压级速度曲线,3测量表面平均声压级计算定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。根据能量叠加原则，可得声压级平均值Lpm为式中：Lpi(i=1,2,m)为第i个测点测得的声压级；m为测点总数。简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算，其误差小与1dB。,测量表面平均声压级速度曲线,4噪声声功率级的换算当在专用的声学环境下测量，可用前述基本公式。如在普通试验室测量时，需按环境修正法或标准声源法进行修正。环境修正法修正公式：,式中：Lpm为声压级平均值；S为测量表面面积(m2)；S0为基准面积，S0=1m2；k2为测量环境修正值；k3为测量环境温度和气压修正值。,测量环境修正值k2的计算：,式中：A为试验室房间的吸声量(m2)；S为测量表面面积(m2)；V为试验室房间的体积(m3)；t为试验室房间的混响时间(s)。,A也可按下式计算：,式中：Si为房间各表面面积(m2)；i为各表面对应的吸声系数。,测量环境温度和气压修正值k3的计算：,式中：T为测量环境温度(C);p为测