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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,12/9/2017,#,12.1,噪声测量的基本声学概念,12.2,声级计算,12.3,噪声的评定,12.4,噪声测量技术,12.5,噪声测量仪器,热能与动力工程测试技术,第,3,版,第,1,2,章 噪声测量,12.1 噪声测量的基本声学概念热能与动力工程测试技术,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。,第,12,章 噪声测量,声音：人的听觉器官对空气压力波的主观感觉。第12章 噪声测量,2,内燃机噪声分类,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。,第,12,章 噪声测量,内燃机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,3,声学,(Acoustics),：,研究声波的产生、传播、接收和效应的科学,关于声音的学问,声学的研究方法和物理其他分支有共同之处,声信息：,未见其人，先闻其声,几乎所有的物体可以用声波探测,语音是人与人之间交流最有效的手段,声信号是诊断机械运行状态的有效手段,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,声学(Acoustics)：研究声波的产生、传播、接收和效,4,1.,声场：声波传播的空间,（,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。,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,1.声场：声波传播的空间12.1噪声测量的基本声学概念第12,5,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,12.1噪声测量的基本声学概念第12章 噪声测量,6,3.,声能、声功率、声能流密度和声强,声能：声源的振动能量在介质中传播过程中，振动的动能和形变的位能之和,声能密度：单位体积的声能,声功率：单位时间内声源传播的总声能，或声源在单位时间内辐射的总能量。,声能流密度（瞬时声强）：单位时间内通过与能量传播方向垂直的单位面积上的声能，等于相应质点振动速度和声压的乘积：,w,pu,声强：声能流密度在一个周期,T,内的时间平均值。,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,3.声能、声功率、声能流密度和声强12.1噪声测量的基本声学,7,相关声源的声功率：,人正常讲话：,50,W,100,万人同时讲话,50W,相当于一个灯泡。,训练有素的歌手：,5000-10000,W,。,汽车,喇叭,:0.1 W,喷气飞机,:,10kW,。,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,相关声源的声功率：12.1噪声测量的基本声学概念第12章 噪,8,9,声压变化:,10,-5,Pa10,2,Pa,范围太大，用声压度量声的大小不方便！,人耳的感觉特征,即“响度感觉”不正比于强度，而是强度的对数。,声级的评估,9声压变化:10-5Pa102 Pa范围太大，用声压,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,12.1噪声测量的基本声学概念第12章 噪声测量,10,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,点声源的声功率级与声压级的关系,声场类型,适用环境,关系式,备注,自由声场,全消声室,r,-,离声源的距离,(m),t,-,混响时间,(s),t,0,=1s,V,-,室容积,(m,3,),V,0,=1(m,3,),S-,室表面积,(m,2,),-,声波长,(m),p,0,-,大气压,(Pa),半自由声场,半消声室、大房间,户外,混响声场,全反射室,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。,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,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,11,5.,噪声的频谱,（,1,）频程,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。将声频范围划分为若干个区段，称为频程或频带。,频程（频率区段）的划分方法,1,倍频程（,10,个频程）：频带的上下限频率之比为,2:1,；,中心频率,31.5,63,125,250,500,1000,2000,4000,8000,16000,频率范围,22,45,45,90,90,180,180,355,355,710,710,1400,1400,2800,2800,5600,5600,11200,11200,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,5.噪声的频谱中心频率31.5631252505001000,12,1/3,倍频程（,10,个频程）：对,1,倍频程三等分；,中心频率,50,63,80,100,125,160,200,250,310,400,频率范围,45,56,56,71,71,90,90,112,112,140,140,180,180,224,224,280,280,355,355450,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,中心频率50638010012516020025031040,13,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,12.1噪声测量的基本声学概念第12章 噪声测量,14,（,3,）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。,从右图中可见，在整机噪声中，中、低频部分以柴油机噪声为主，而高频部分则以废气涡轮增压器的噪声为主。,图,12-2,增压柴油机噪声频谱图,1-,带增压器的柴油机整机噪声频谱,2-,增压器的噪声估算频谱,3-,不带增压器时的柴油机噪声频谱,12.1,噪声测量的基本声学概念,第,12,章 噪声测量,（3）频谱图图12-2 增压柴油机噪声频谱图12.1噪声测,15,12.2,声级计算,第,12,章 噪声测量,12.2 声级计算第12章 噪声测量,16,12.2,声级计算,第,12,章 噪声测量,12.2 声级计算第12章 噪声测量,17,（,4,）声压级的分解,设有如下关系式,经代数运算，可得：,12.2,声级计算,第,12,章 噪声测量,（4）声压级的分解12.2 声级计算第12章 噪声测量,18,12.2,声级计算,第,12,章 噪声测量,12.2 声级计算第12章 噪声测量,19,声级平均值测量,12.2,声级计算,第,12,章 噪声测量,声级平均值测量12.2 声级计算第12章 噪声测量,20,1,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,40 phon,声音，是指该声音听起来与声压级为,40dB,、频率为,1000 Hz,的纯音一样响。,12.3,噪声评定值,第,12,章 噪声测量,1响度级（考虑人的听觉特性的主观评价值）12.3 噪声评定,21,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,60 dB,、频率为,100 Hz,的声音，查图得到相应的响度级为,50phon,。,12.3,噪声评定值,第,12,章 噪声测量,等响度曲线,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,22,2,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。,12.3,噪声评定值,第,12,章 噪声测量,2计权声级12.3 噪声评定值第12章 噪声测量,23,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。,在上述三种计权声级中，,A,声级能够最好地反映人耳的听觉特性，是目前最常用的噪声表示值。,12.3,噪声评定值,第,12,章 噪声测量,A,、,B,、,C,网络的衰减曲线,B计权声级：将噪声的各频率成分按70phon等响度曲线进行衰,24,12.3,噪声评定值,第,12,章 噪声测量,12.3 噪声评定值第12章 噪声测量,25,12.3,噪声评定值,第,12,章 噪声测量,12.3 噪声评定值第12章 噪声测量,26,ISO3741,3748,：,声功率测量必须在消声室、半消声室或满足要求的混响室内进行，用传声器在不同的位置测量声压，用规定的公式进行声功率换算：,GB/T6881-6882,：,噪声测量方法及适用的测试环境、声源体积和测量结果。,无法在专用测试室进行测试的，可以用声强法进行现场测量：分布测点法和扫描法。,12.4,噪声测量技术,第,12,章 噪声测量,ISO37413748：声功率测量必须在消声室、半消声室或,27,1.,声压测量,噪声测量中通常利用声,-,电效应进行声压测定。感应声压变化并实现电信号转换的元件称为传声器。,（,1,）动圈式传声器,12.4,噪声测量技术,第,12,章 噪声测量,这种传声器精度较低，灵敏度也较低，体积大，其突出特点是输出阻抗小，所以接较长的电缆也不降低其灵敏度。,磁铁,磁铁,阻尼罩,壳体,振膜,线圈,在声压的作用下，振膜和线圈移动并切割磁力线，产生感应电动势。同线圈移动速度成正比。,1.声压测量12.4 噪声测量技术第12章 噪声测量这种传声,28,（,2,）压电式传声器,12.4,噪声测量技术,第,12,章 噪声测量,压电式传声器膜片较厚，其固有频率较低，灵敏度较高，频响曲线平坦，结构简单，价格便宜，广泛用于普通声级计中。,壳体,绝缘材料,输出,后板,双压电晶体,弯曲梁,金属膜片,静压力平衡管,膜片受到声压作用而变位时双压电元件产生变形，在压电元件梁端面出现电荷,（2）压电式传声器 12.4 噪声测量技术第12章 噪声,29,（,3,）电容式传声器,12.4,噪声测量技术,第,12,章 噪声测量,振膜厚度在,0.002 50.05 mm,之间，它在声压的作用下发生变形位移，起着可变电容器动片的作用,可变电容器的定片是背级,其上的阻尼孔抑制振膜的共振振幅,e,t,R,e,t,毛细孔,内腔,背级,振膜,阻尼孔,绝缘体,精密测量中最常用的一种传感器，其稳定性、可靠性、振性，以及频率特性均较好。,（3）电容式传声器12.4 噪声测量技术第12章 噪声测量振,30,12.4,噪声测量技术,第,12,章 噪声测量,
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