杭电科大测试技术与信号处理讲义第12章 噪声及其测量

人类是生活在一个声音的环境中，通过声音进行交谈、表达思想感情以及开展各种活动。但有些声音也会给人类带来危害。噪声的危害主要表现在：干扰人们的睡眠和工作，强噪声会使人听力损失。这种损失是累计性的，在强噪声下工作一天，只要噪声不是过强120dB以上)，事后只产生暂时性的听力损失，经过休息可以恢复；但如果长期在强噪声下工作，每天虽可以环境噪声的来源有四种：一是交通噪声，包括汽车、火车和飞机等所产生的噪声；二是工厂噪声，如鼓风机、汽轮机、织布机和冲床等所产生的噪声；三是建筑施工噪声，像打桩机、挖土机和混凝土搅拌机等发出的声音；四是社会生活噪声，例如，高音喇叭，收录机等发出的人们日常生活中遇到的声音，以声压值表示，变化范围非常大，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系，所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝N=10lg(A/A0)（12—1）式中：LW——声功率级(dB)；LI=10lg(I/I0)（12—3）式中：LI——声压级(dB)；I——声强(W／m2)；LP=20lg(p/p0)（12—4）式中：Lp——声压级(dB)；p——声压(Pa)；为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器－声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样因此，提出了一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级。连续声级反映在声级不稳定的情况下，人实际所接受的噪声能量的大小，它是一个用来表达随许多非稳态噪声的实践表明，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。经实验证明，在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量，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同频率的声音复合而成，有时噪声中占主导地位的可能仅仅是某些频率成分的声音，了解这些声音的来源和性质是确定减噪降噪措施的基本依据。因此，在很多情况下，只测量噪声的总强范围划分为若干个频段，也称频程或频带。测量时，采用频程滤波器保留待测频程范围内的声噪声测量中最常用的是1倍频程和1/3倍频程。1倍频程是指频带的上下限频率之比为2:1的频程；1/3倍频程是对1倍频程3等分后得到的频程，其频带宽度倍频程的中心频率及其频率范围(单位：Hz)由于人耳对31.5Hz和16kHz这两个频带声音不敏感，因此，在实际噪声控制中一般只选用在噪声强度的分频带测量方法中，各频程(1倍频程或1/3倍频程在倍频程中，带宽与中心频率成比例(见表为此，对于随频率急速变化的噪声，往往使用与频率高低范围无关的恒定窄频带ΔJ测量其Sn=Ln-10lg(ΔJ)(12—5)Sn——频谱能级，它表示带宽1Hz频带上的132声功率级）为纵坐标，所绘制的图形就是噪声的频谱图。频谱图反映了噪声的频率分布特性，是噪声频谱分析的基本依据，可用于判断噪声的来源及其性质，以便采取切实有效的减噪降噪噪声频谱中，声压级分布在350Hz以下的噪声称为低频噪声，声压级分布在350～1000Hz的倍频程噪声频谱图。可见，在整机噪声中，中、低频部分以柴油机噪声为主，而高频部分则以长期以来人们对噪声的测量都是以测量噪声的声压或声压级为基础，这种测量方法的最大缺点是测量结果深受环境的影响和限制。从20世纪80年代起，国际上倾向于用声功率来描述声源。噪声源声功率的测量方法有自由场法、混响室法和现场测量法，下面简单讨论噪声源的几要求工业上的测试都在消声室中进行是有困难的，在企业车间提供一个大的自由空间也是先在声学实验室中测好。在以产品为中心，半径为r的半球面上测出噪声的平均声压级LP。关级LW可由下式求得LW=LWS+LP_LPS（12－6）0噪声测量时常用声压级来表示噪声的强弱，从等响度曲线出发采用不同的频率计权网络测100phon三条等响度曲线的倒置。A计权较好地模仿了人耳对低频段（500Hz以下）不敏感、对声级计是噪声测量中最常用而且使用最简便的仪器。它不仅可以单独用于噪声级测量，而且还可以与相应的仪器设备配套，用于频谱分析和振动测量等。根据测量精度，声级计分为普声压信号通过传声器转换成为电压信号，经放大器放RE声级计中的放大器用来放大传声器的输出信号，其基本要求是高增益，在声频范围20~在精密声级计中，一般装有A、B、C三种标准计权网络。当旋钮转向计权位置时，计权网络便被接入输入放大器和输出放大器之间，进行相应的计权声级测量。由于各计权网络对不同频段声音的衰减情况不同，因而同一噪声用不同计权网络测量的结果可能不同。利用计权网络的这种特性，在噪声测量中，只要测出同一噪声的LA、LB和LC这三种计权噪声级，就可以对该噪声的频率特性做出粗略的估计。例如，当LA<LB<LC时，被测噪声具有低频特性；当LA≈LB<LC时，被测噪声具有中频特性；LA≈LB≈LC时，被测噪声具有中、高频特性。频率分析仪是用来分析噪声频谱的仪器，主要由带通滤波器和放大器组成，其工作方式是先利用一组带通滤波器将被测噪声中所含的不同频率分量逐一分离，再经内部放大器放大后进带越窄，就可以越详细地测定噪声的频率分带通滤波器，在同一测点上对同一声源进行测量的结果。可见即使采用的测量频率或中心频率相同，各自测得的声压级也是不同的。由于能量叠加的结果，宽频带声压级一