第六章电器产品噪声及振动检验
第六章电器产品噪声及振动检验
电器产品检验中涉及的各类性能指标很多，本章重点介绍噪声、振动检验内容。
第一节噪声的危害与电器噪声的来源
从物理学观点来讲，噪声是指声音强弱和频率变化都杂乱无章、没有规律的声音。从生理学观点来讲，凡是人们不希望听的、听了令人烦恼、讨厌的声音均可称为噪声。众所周知，“三废一声，’（废水、废气、废渣及噪声）中的噪声，是城市四大公害之一，其危害程度已引起各国的高度重视。噪声的危害主要表现在以下几个方面：
1．危害人体的身心健康
噪声对人身危害最常见的是引起听力减退和噪声性耳聋。当人们长期处于90dB噪声级(A）的环境中，就会产生听力减退，并逐步加深而转变为噪声性耳聋。当噪声级（A）达到115dB时，就可能即刻引起耳聋，而当噪声级（A）达到140dB时，则会出现耳鼓膜破裂出血，使双耳完全失听，称为爆炸性耳聋。
2．影响人们正常休息和谈话
噪声妨碍人们的睡眠和休息，干扰谈话，并使人精神上异常烦恼。经试验证明，即使对于睡眠着的人，当环境噪声级（A）达到40dB至50dB时，脑电波就产生反应，显示出大脑的休息受到破坏。而人们普通的谈话声约为60dB(A)，大声谈话约为70至80dB(A)，当噪声级（A）达到65dB时就会干扰诉话，当噪声级（A）达到80dB时，人们进行正常交谈就相当困难。
3．影响工作和降低生产效率
在强噪声环境中，使人心情烦躁，注意力分散，反应迟钝，并容易引起疲劳，这样就会影响工作，降低效率；特别对于干细活和脑力劳动的人来说，更是如此。
4．降低设备的使用寿命
一般来说，当环境噪声级达到130dB至140dB(A）及以上时，为强噪声环境。日用电器在此环境下容易产生“声疲劳’，和“声共振”现象。这就会加速其部件损坏，缩短使用寿命。特别是对于敏感元件、高灵敏度的继电器等部件，其影响尤为明显。
从电器产品的质量检验角度来讲，即使不太大的噪声，也可以与电器的设计性能、运行状及产品的综合质量发生联系。以波轮式洗衣机为例，如波轮和洗衣桶的结构形状设计不合理，不但要影响洗涤效果，而且将会增大摩擦噪声；当洗衣机外壳的刚性不够时，就易产生结构共振噪声；又如桶与外壳的连接结构不合理，使水流旋转时产生的振动传递到外壳上，也易产生共振噪声；电动机传动环节的装配不良，不但使机械零件容易损坏，而且能使电动机的振动传递到壳体上，产生不必要的低频噪声。所以，分析噪声来源、检测噪声大小对发现产品质量上存在的问题有其独特的意义。
根据国内外对几种主要家用电器噪声的分析研究表明，其主要噪声源为：电冰箱及空调机的压缩机、管道、风冷用风扇；洗衣机的电机、水声、排水阀、制动器、外壳；吸尘器：风机、电机、吸嘴；电风扇的风叶、变速器等等。
根据噪声产生机理的不同，家电的噪声可以分为流体噪声、电磁噪声和机械噪声。
流体噪声是由于流体的流动而产生的，流体力可直接作用于大气使大气振动而产生噪声，如电风扇；流体也可通过构件振动而发声，如压缩机；气流在风道内由于风压的变化还会产生出共鸣声。
电磁噪声是由电磁力产生的，如电机、变压器、内藏电动机的压缩机等。
机械噪声是由固体振动而产生的。旋转物体的不平衡、固体撞击和摩擦都会产生这类噪
声。它包括轴承噪声、旋转噪声、电刷噪声和结构共振噪声。
就生产企业而言，了解噪声、分析噪声，最终是为了降低或控制噪声。降低和控制噪声可以针对噪声源和传播途径这两个环节采取措施，即要结合产品的原理和结构特点，采用适当的手段，减小噪声源的声量或基本杜绝噪声源的出现；在噪声的传播途径中，通过采用合适的材料，配置适当的消声器或滤波器，实现吸声、隔声、隔振，以求减弱噪声。
第二节噪声检测基础
噪声属于声音一类，它具有波动的一切特性，噪声的产生根本上是由于物体的振动所引起的。在各类日用电器产品中，有相当一部分会产生噪声。一个产品的噪声的大小，综合地反映出它的设计和制造水平，也反映出产品的质量。GB4214-84《家用电器噪声声功率的测量》对辐射稳定和非稳定的宽带、窄带噪声的声源测试环境作了相应的规定。这是适合噪声测量的通用标准，对各类产品测量的特殊要求还得由各类专用产品噪声测量方法规定，如交流电风扇噪声测试按GB158-82标准，电冰箱噪声测试按GB8059.1-82标准规定等。
一、基本名词术语
1．声源
激起声波的振动物体叫做声源。
2．声场
声波传播的空间称作声场。
3．自由声场
自由声场是只有直达声而无反射声的声场。理论上自由声场是没有边界的，媒质均匀且各向同性。实际上自由声场是指声波传播的空间环境中的一切反射影响可以忽略，即声波传播可以自由行进的声场。
４．消声室
声源所在的房屋六面都铺设吸声材料，以实现自由声场条件的房间叫消声室。在室外安静的高空，由于所发出的声音不受周围反射也可以实现自由场条件，但会受到环境噪声干扰和风雨等气候条件的影响。
5．半自由场和半消声室
如果实验房屋很大或在室外开阔地，则边界墙面的反射可以忽略，这时只剩下地面的反射，称之为半自由场条件。房间内六个界面中五面铺设有效的吸声材料或结构（常用的是超细玻璃纤维尖劈或泡沫塑料块）而有一面为有效地反射声波，也就是地面是反射面（如水磨地面）的消声室，即叫做半消声室。近年来半消声室普遍用于机器噪声功率的测量。
6．扩散场
指空间各点声能密度均匀，从各方向到达某一点的能流率相同，以及在各个传播方向声波的相位是作无规分布的声场。
7．混响室
指具有扩散场的实验房间。它是吸声很小，混响时间很长，室内声波经过多次反射形成声能分布均匀的房间。
8．声频
人耳对声音的感觉与声音的频率有关，能够听到的声音频率范围为20～20 000Ｈz之间这个区域的频率称为声频。
二、噪声的物理量度
人耳之所以能听到声音，有如下几方面的因素：一是有产生声音的声源存在，当物体振动时，就能发声。二是有将声音传递到人耳的媒质，如空气就是一种媒质。声波是一种“疏密波”，它能在一切象气体、液体、固体样这样的弹性媒质中传播，声波在空气中传播的方向与空气质点振动的方向一致，所以空气中的声波是纵波。三是声波具有强度，如果强度太小（如声强小于10-12Ｗ/m 2），人耳是听不到声音的。正常人耳可听的声强级范围为0～120dB 。四是声音的频率，低于20Ｈz 和高于20000Ｈz 的频率，人耳都是听不到的，正常人耳所能听到的频率范围为20～20000Ｈz ，如果声音的频率低于20Ｈz 称为“次声”，高于20000Ｈz 的称为“超声”。
对噪声的评价，象对其它物理量度量一样，国际上也采用统一的量度单位和方法。评价日用电器噪声最常用物理量的是声压与声压级或声功率与声功率级。
1．声压和声压级
由于声音在空气的传播，使空气压强在大气压附近按声频起伏变化，这种压强的变化就称之为声压。
声压是随时间变化的量，声场中某一点某一时刻的声压，为瞬时声压，可以比静压大为正值，也可以比静压小为负值。
一般使用时声压是有效声压量的简称。某点的有效声压是该点在一段时间内各瞬时声压的均方根值。对于周期性声压，这段时间应取为周期的整数倍，或比周期大得多的时间。对于非周期性声压，这段时间应长到不影响计算结果的程度。
声压用符号P 来表示，单位为帕（Pa ），即牛／米2(N/m 2
)。声压是表示声音强弱的基本物理量。正常人耳刚能听到的1 000Hz 声音的声压为2×10-5
Pa ，称为听阈声压。此声压常被规定为确定声音和噪声的参考声压Ｐ0。使人耳刚刚产生疼痛感觉的声压称为痛阈声压，其值为20Pa 。
听阈声压和痛阈声压就帕（Pa ）这个单位来说，相差一百万倍，直接用这个单位来表示有时是不够方便的，再者，人耳对声音强弱的感觉，并不是简单的比例关系，而是接近对数关系，一般人们习惯用对数方法对所需分析的量值范围加以压缩。
声压级是某点的声压P 与参考声压P 0的比取常用对数再乘以20的值，单位为分贝(dB)，即
L P ＝20lg
)(0
dB p p （6-1）
式中，Ｐ这有效声压，参考声压P 0=2×10-5Pa ＝20μPa 。
正常人耳从听阈到疼阈相应的声压级为0～120dB 。声压级是相对量，无量纲。在声学中，用“级”来表示相对量，并都用分贝作单位。在考虑这些量时，应指明它们所对应的参考量，并按对数法则进行运算。
2．声强和声强级
单位时间内通过垂直于传播方向单位面积上的平均声能称作声强，用I 表示，其单位为瓦／米2 (W/m 2)。声波在介质中的传播是能量的传播，介质并未移动，人耳对声音大小强弱的感觉主要与声强有关。
在没有流动的介质中，声强矢量I
等于瞬时声压)(t p 和同一点上相应的质点速度)(t v 的时间平均乘积。在给定方向r 上，声强矢量的分量是
dt t v t p T
I T
r r ?
=
)()(1 （6-2）
式中，T ——周期的整数倍或长到不影响计算结果的时间；
)(t p ——r 方向上某点处的瞬时声压；
日”，ｄ漪湘川
(t v r ——r 方向上同一点媒质质点的瞬时速度。
对自由场中的平面波或球面波，在传播方向上距的声源d 处的声强Ｉ为
(6-3)
式中：P —传播方向上距的声源d 处的有效声压；
ρ—媒质的密度； C —声速（m/s ）。
式 (6-3)为声压与声强间建立起了联系。一般称ρo C 为空气的特性阻抗，它与气压、温度有关，因此在声级测量中的温度气压修正值就是由此而来的。
相应于听阈声压的声强为10-12Ｗ/m 2，此值常取作参考声强。相应于疼阈声压的声强值为1Ｗ/m 2。
人耳对声音的感觉并非完全按听阈声压和痛阈声压确定的范围线性变化，为了更好地符合人耳的听觉习惯，引入声强级的概念。声强级是指该点的声强I 与参考声强Io 的比值取常用对数再乘以10的值，单位仍为分贝，即：
L Ｉ＝10lg
I I (dB) (6－4)
式中，I o 为参考声强，在空气中I o =10-12
W/m 2
。
正常人耳从听阈到疼阈相应的声强级为0～120dB 。
应当注意的是：声强即有大小以有方向，它是一个矢量，而声压只有大小而无方向，是一个标量。但对于声压级或是声强级它们都是相对量，分贝只是级的单位，而级是无量纲的。
若把式（(6-3)代入式（(6-4)，则
K L P
CI
P
P CI
P
I I L P I lg 10lg
10lg
10lg
10lg
1020
2
2
2
-=-===ρρ （6－5）
式中，400
2
C P CI K ρρ=
=
在一定条件下为一常数。式（6－5）论及在空气中同一点测得的
声压级P L 与声强级I L 之间相差常数K lg 10。在标准大气压下，温度为38.9℃时，空气的
=
C ρPa.s/m 。则Ｋ＝1，此时P I L L =；在气温为15℃或26℃时，408=C ρPa.s/m ，
则Ｋ＝1.02，K lg 10＝0.086dB ，此值在一般测量中可略而不计。所以在常温下空气中，可认为P I L L ≈，由此可见，在同一点处测出的声强级数值可近似地用声压级来表示。
3．声功率和声功率级
声功率是声源在单位时间内辐射出的总能量，用Ｗ表示，单位为瓦（W ）。它是用能量
的大小来表征声音强弱的物理量。
声功率级也是声功率Ｗ与参考声功率Ｗ0的比值取常用对数再乘以10的值，单位仍为分贝，即
L W ＝10lg
W W (d Ｂ) （6－5）
式中，Ｗ为声功率；Ｗ0为参考声功率，在空气中取Wo=10-12
(W)。
4.频带和噪声的频谱－声压谱级
前面的讲述是从声压和声能等方面描述噪声，现在再从声音频率的角度去描述噪声。声音听起来有的尖锐，有的低沉，这是由于音调有高低不同，而音调的高低差异主要取决于声源声振动的频率。对于20～20 000Hz 的可闻声，频率有1 000倍的变动范围。为了便于分析，将宽广的频率范围划分为若干较小的频段，每一个频段称之为一个频程或一个频带。目前采用10段倍频程的表示方法，每段以其几何中心频率来命名。每一个频程或频带均有上限和下限频率，中心频率我们也能方便的求出来。在噪声控制中，仅用中间的8段就足够了。若把一个频程再分为三份，即得到1/3倍频程。
各量的数学关系式为：
li m hi f f 2= （6－6） 式中，li f ——节i 频带下限频率；
hi f ——节i 频带上限频率；
m ——倍频程数，常用,...101,51,31,21,1=m 频带中心频率为：
hi li i f f f =0 频带宽度为：
li hi f f B -=
常用的1倍频程和31倍频程的中心频率及频率范围见附表二所示。
以每段的中心频率为横坐标，声压级（或声强级、声功率级）为纵坐标绘制出的图形，称为频谱图，如果声音为噪声，则为噪声的频谱图，简称噪声的频谱。图6-1为某吸尘器的噪声频谱，经分析得知，400Hz 处的峰为电动机转子不平衡所产生；500~1000Hz 的带宽峰为吸嘴所引起的气流噪声；2500Hz 的峰为风叶引起的旋转噪声。
90 80
70 60 50 40
L (d B )
f(Hz)
图6－1 某吸尘器的噪声频谱图
一般噪声，多为复杂非周期信号，从理论上讲，频谱应是连续的，但当我们要从实验中绘制出频谱图，想测出单一频率下的声压级或声功率级是不可能的。人们为了尽可能实现这一目标，就定义了声压谱级（声谱密度级）的概念。声音在某一频率处的声压谱级PS L ，是指以该频率为中心频率，带宽为1Ｈz 的频带中所有声能的有效声压级，其数学表达式为：
f L f f P
P f P
f P L PB B B PS ?-=??-=??=l
g 10lg
10lg
10)lg(
100
20
2
2
02
（6－7）
式中：PB L ——相应于带宽f B ?=的频带声压级；
B P ——通过带宽f B ?=的滤波器的有效声压（Ｐa ）；
0P ——参考声压，a P P μ200=；
f ?——滤波器带宽（Ｈz ） 0f ?——参考带度，1=?f Ｈz
在实际测试中，多采用1倍或1/3倍频程带通滤波器（每给定一个中心频率，测定此带宽Ｂ频带的声压级）测量其频带声压级。
采用不同倍频程，在同一点测量的声压谱级理应相同，但因各倍频程在某中心频率进行滤波时，由于频宽的不同等原理，使得某些信号不能在本频程内显示，从而造成了对连续的噪声，在同一点测量的差异。常用的频带声压级之间有相互关系，即在同一中心频率处有：
dB L L PB PB 32/11≈- （6－8） dB L L PB PB 53/11≈- （6－9）
式中，1PB L ——用1倍频程滤波器测得的频带声压级，即倍频带声压级；
2/1PB L ——用1/2倍频程滤波器测得的频带声压级，即1/2倍频带声压级； 3
/1PB L ——用1/3倍频程滤波器测得的频带声压级，即1/3倍频带声压级。
三、噪声的主观评价
人类的听觉较声波的物理参数测量要复杂得多，它具有多种属性，其中包含区分声音高低和强弱两种属性。人的听觉是以耳朵作为传感器，由脑神经作最后的评价。耳朵是一种非线性器官，它把接到的声压与声波频率结合起来评价声音的大小。听觉用音调区分声音的高低，它主要依赖于声音的频率，但也与声压、波形有关。听觉用响度区分声音的强弱，它主要依赖于声压，但也与频率、波形有关。故必须根据人对声音的主观感受程度来定义噪声的主观度量——响度和响度级。
（一）纯音（单一频率的声音）的主观评价
1．响度和响度级
响度是凭听觉判断声音强弱的量（即人们对声音强弱的直观判断），与正常人对声音的主观感觉成正比。它不仅取决于声音的强弱，也与声音的频率、波形有关。响度的单位为宋（Ｓone ），符号为Ｎ。规定频率为1000Ｈz ，声压级比听阈声压级大40dB 的声音的响度定义为1Ｓone ，同时规定声音的声压级每升高10 dB ，响度增加一倍。即声压级40dB 为1Ｓone ，50 dB 为2Sone,，60 d B 为4Sone ，30dB 为0.5Sone ，20dB 为0.25Sone……。
为了判断任一个声音的响度，最简单的办法就是将其与另一个标准声音进行比较。国际标准化组织1936年决定采用1000Ｈz 纯音作为标准参考纯音。调节1000Ｈz 纯音的声压级，使它与所研究的声音听起来一样响，则这个1000Ｈz 纯音的声压级就是该声音的响度级，单位为方（Phon ）。例如一个声音听起来和声压级为80dB,频率为1000 Hz 的标准纯音一样响，则这个声音的响度级就是80Phon 。
Phon 与Sone 的数学关系式为
10
)40(2
-=N L N （6－10）
式中Ｎ——响度（宋）
ＬＮ——响度级（方）
式（6－10）仅适用于纯音或窄带噪声，对于一般的宽带噪声，史蒂文斯（Ｓtevens ）提出了一种响度指数计算方法，后面将有讲解。
2．纯音等响曲线 两个声压级相同但频率不同的纯音作用于人耳时，人会感觉两者并不一样响。若以频率为1000Ｈz 的标准参考纯音，与其它频率的纯音通过比较试听，得出在整个人耳听觉范围内的一系列响度相等的声压级，将此声压级与频率的关系绘制成曲线，则该位于频率——声压级直角坐标系内的曲线就称为纯音等响曲线。英国国家物理实验室鲁宾逊(Robinson)和达逊(Dadson)经过大量的实验，测得了纯音的等响曲线，如图6－2所示。
它表达了典型的听者认为响度相同的纯音的声压级与频率的关系。图6－2中各等值曲线
上的数值表示声音的响度级，也是与这个声音同样响的1000Ｈz 纯音的声压级。曲线中最下面一条是听阈线，上面120方的曲线是痛阈曲线。
由等响曲线可以看出：（1）人耳对高频声音，特别是对3000～5000Hz 的声音最为敏感，而对低频声音，特别是100Hz 下的声音很不敏感。如响度级同为50Phon ，对1 000Hz 的频率声压级是50dB ；对3000～4000Hz 频率声压级是42dB ；对100Hz 的频率声压级是59dB ；对40Hz 的频率声压级则为75dB 。可见，同样响但频率不同的纯音具有不同的声压级，而把同样响的声音称为具有同等响度级．（2）声压级越小，频率越低的声音，其声压级与响度级的数值差值越大。如声压级为50dB 时，30Hz 的低频声音是听不见的（低于听阈曲线），因为它的响度级还不到0Phon 。而同一50dB 的声压级，60Hz 低音的响度级为25Phon ，500Ｈz 时为54Phon ，1000Hz 时则为50Phon ．（3）当声压高于100dB 时，等响曲线已经逐渐趋平，这说明，声音强到一定程度（高于100dB ）时，人耳已经不易分辨出频率的高低。此时，声音的响度级主要取决于声压级而频率关系不大。
图6－2 等响曲线
等晌曲线是许多声学侧量仪器设计的依据．
（二）宽带噪声（含有多种频率成分的噪声）的主观评价
1．计权声压级
噪声测试时，由于不能直接测得响度级和响度，而常用可测得的声压级来表示噪声的强弱。为了使声压级能类似描述人耳对噪声的实际感觉程度，从等响曲线出发，采用某种电气网络对不同频率的声音信号实行不同程度的衰减，使得测量仪器的读数能近似地表达人耳对声音的响应，这种网络称为频率计权网络，它可以用一种特殊的滤波电路来实现。通过计权网络测得的声压级称为计权声压级或计权声级，简称声级。
通常在声学测量仪器中设置A,B,C 三种计
权网络，它使所接受的声音按不同程度滤波。计权网络A 是模拟人耳对40Phon 纯音的响应，它使信号通过时，低、中频段（1 000Hz 以下）多有较大的衰减；计权网络B 是模拟人耳对70Phon 纯音的响应，它使信号时，低频段有一定的衰减；计权网络C 是模拟人耳对100Phon 纯音的响应，在整个可听频率内有近乎平直的响应。这三种计权网络分别用于较弱、中等和较强噪声测试中。由于B,C 两种网络表征耳的主观特性不明显，故近年来已逐渐不用于评定噪声级。为了避免响度转换的烦琐，并且Ａ频率计权网络对较强声音的测试结果基本上也符
合人耳的感受情况，所以现在一般都采用A 计权网络，称为A 声级（L A ），记作dB Ａ或分贝（A ）。
一般在不作其它说明时采用A 声级来评价噪声。只有在为了判断频率特性时，才附带测量B,C
声级。
图6-3是几种计权网络的特性曲线。由于计权曲线的频率特性是以1 000Hz 为参考计算衰减的，所以所有曲线均重合于1 000Ｈz 。需要注意的是Ａ声级仅用于稳态连续噪声的评价。
图6－3 计权特性曲线
2．等效连续A 声级
由于Ａ声级仅用于稳态连续噪声的评价。而对于有起伏或间歇或随时间变化的非稳态噪声，1971年ＩＳＯ公布了“职业性噪声暴露和听力保护”的噪声标准Ｒ1999，在此标准中提出以“等效连续Ａ声级”为非稳态噪声的评价标准。所谓等效连续Ａ声级就是在声场中的某一定点位置上，对一段时间内出现的几个不同的Ａ声级采用能量平均的方法，以一个在相同时间内能量与之相等的稳定连续的Ａ声级来表示该段时间内噪声的大小，这个Ａ声级就是等效连续Ａ声级。也即考察噪声对人们的危害，除了要注意噪声的强度和频率以外，还要注意作用时间。因为噪声的危害程度同这三者都有关。事实上，这三者都是变化的。等效连续Ａ声级常用Ｌeq 表示，单位为dB(A)。其数学表达式为
dt P t P T
L T
A eq 2
))((
1lg
10?
= （6－11）
式中Ｔ——总的测量时间（s ）
)(t P A ——Ａ计权瞬时声压（a P μ）
Ｐ0——基准声压。Ｐ0＝20μPa 实际应用时，由于2
)lg(
10P P L Ai Ai =，所以有2
10
)(
10
P P Ai L Ai =
若对有限个Ａ声级测量值，上式可简化为
......)]10
10
(1lg[
1010
210
12
1
++=A
A
L L eq t t T L （6－12）
式中2
1
,A A L L ——分别为t 1，t 2时间内发生的Ａ声级；
t 1，t 2——分别为2
1
,A A L L 对应的时间段。
例如，若洗衣机开停时间相同，测得各段Ａ声级（扣除背景噪声）如下，单位为分贝。 80，0，80，0，80，……共16个值。计算等效连续Ａ声级。
解：由式（6－12）得)(77)]10
810
8(161lg[
10010
80A dB L Aeq =?+?=
Ｌeq 也是计算日夜平均声级L DN 和噪声污染级L NP 的基础。因为这个指标的主要用途是评价听力损失发病率，所以得到国际上的广泛承认。
3．噪声评价数（NR ）
噪声评价数NR 是ISO 于1961年提出的，它同时考虑了噪声的强度和频率两个主要因素。比单一的Ａ声级作为评价指标更为严格。这一指标主要评定噪声对听觉的损伤，语言干扰和对周围环境的影响。
NR ＝
b
a L BP -1 （6－13）
式中1
BP L ——1倍频程声压级；
a ，
b ——与各倍频程中心频率有关的常数，见表6－2
表6－2 a ，b 常数值
图6-4所示。它是由一系列每隔5dB 一条的曲线所组成，同一曲线上各倍频程的噪声级对人们的干扰程度相同。每条曲线上，1000Hz 声音的声压级等于噪声评价数NR 。也就是噪声评价曲线的序号。
对于某产品和环境噪声的评价，是以它的倍频程噪声频谱上的最高点所靠近的曲线值作为它的NR 数。例如某噪声倍频程噪声谱的最高点接近NR75的曲线，则该噪声的评价数为NR75。
噪声评价NR 在数值上与A 声级的关系可近似表示为：
当A L ＜75dB(A)时
188.0+≈NR L A （6-14）
当A L ＞75dB(A)时
5+≈NR L A （6-15）
据此，可以由噪声容许标准规定的A 声级来确定相应的容许噪声评价数NR 值。
4．宽带噪声的响度和响度级
现介绍史蒂文斯（Ｓtevens ）提出的宽带噪声的响度计算方法。其计算步骤如下， （1）在所需考察的频率范围内，对噪声进行倍频程分析，测出倍频程声压级。 （2）根据每一频程中心频率和声压级，查图6－5得相应的响度指数。 （3）按下列公式计算出噪声的总响度。
∑+=i L L L 3.07
.0max
（6-16）
式中max L ——由步骤(2)查得的最大响度指数；
图6－4 噪声评价曲线
i L——所有响度指数之和。根据Phon与Sone的数学关系式（6－10）可以得到相应的响度级。
图6－5 响度指数曲线
第三节噪声的测量
噪声的测量主要是声压级的测量、声功率级的测量、声强的测量。对声压级的测量，测量系统是以声级计为仪器核心；声功率级的测量也是以声级计为测量仪器核心，再通过声压级计算得出；声强的测量是以声强计为中心或以声强测量系统来实现。
一、噪声测量仪器——声级计
声级计也就是声级电压测量放大器，IEC651标准中按仪器测量精度将声级计分为四个等
级，即0,1,2,3型，并规定测试用仪器必须是1型或1型以上的精密声级计。2型和3型的测定
结果只能作参考，一般只用于环保检测。0型仪器为试验室精测时用。声级计分类见表6-3。
声级计是声压测量的主要仪器，其工作原理框图如图6一6所示．一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器、指示器及电源等部分组成。被测声音信号通过传声器转换成电压信号，进入前置放大器，经阻抗变换后，由前置放大器获得低阻抗输出信号，经适当放大或衰减后进入计权网络得到声级量，然后再放大或衰减后经检波器送至指示器．以上的衰减器和放大器人为两级进行，输入放大器和输入衰减器的作用是将过小的信号放大，过大的信号衰减，使后续电路有合适的输入量值，扩大声级计的工作量程；输出放大器和输出衰减器的作用是为了提高声级计的信噪比，并使指示表针获得适当的偏转角度，以提高测试精度。计权网络对通过的信号进行频率滤波，使声级计的整机频率响应符合ＩＥＣ规定的频率计权要求，以使能测量声级。交流信号经检波器后变为直流信号，并由指示器的“分贝”指示测量结果。另外，输出放大器的输出信号可供频率分析仪、示波器或记录设备使用．有的声级计还备有“外接滤波器”插孔，用来与其它滤波器连接进行频谱分析．为了现场测量的方便，一般声级计都采用电池供电。
2．传声器
传声器是一个将声能变换成电能的换能器，也可称之为话筒式微音器。用于噪声测试的传声器一般有电容式、压电式和电动式等。电容式体积小，灵敏度高，频率响应好，温度和湿度影响小，但价格较高；压电式结构简单，价廉且灵敏度高，但频率响应相对较差；电动式体积大，灵敏度较低。由于压电式和电动式性能不及电容式，只用于普通声级计上，精密声级计都用电容式传声器。
电容式传声器的基本构造如图6－7所示。
振膜是一张拉紧的金属薄膜，其厚度约0.0025～0.05mm ，在声压作用下，产生振动。振膜是电容器的一个极板，背极则为另一个极板，两条导线分别接于振膜与背极。当有声压作用于振膜上时，由于振膜的振动，从而使电容器的电容量发生变化。背极上有若干个经过特殊设的阻尼孔，振膜运动时所造成的气流将通过这些小孔产生阻尼效应，以抑制振膜的共振振幅，防止振膜因共振而破坏。壳体上开有毛细孔（均压孔），用来平衡振膜两侧的静压力，以防止振膜的破袭．然而，动态的压力变化（声压）很难通过毛细孔作用于内腔来保证仅有一振膜的外侧受到声压的作用。绝缘体用于将振膜与背极分开，并支持背极。
传声器最主要的特征参量是灵敏度的频率响应。传声器的灵敏度是指传声器输出端电压与振膜处有效声压之比，单位是Ｖ/Ｐa (伏/帕)。而传声器灵敏度的频率响应是指传声器置于指定声场条件下，并在恒定声压和给定入射角的声波作用下，其灵敏度和频率的关系。 传声器灵敏度的频率响应有三种：即声压灵敏度频率响应，自由场灵敏度频率响应和无规入射灵敏度频率响应。声压灵敏度频率响应是传声器的整个振膜上受到均匀声压时，传声器的输出电压与声压之比与频率的关系。自由场灵敏度频率响应是指传声器置于自由声
图6－7 电容传声器
背极 内腔
毛细孔
导线
振膜
p i
阻尼孔
绝缘体
图6－6 声级计工作原理
电容传声器 放大器输出
场中，其输出电压与传声器未置于声场前的声压之比与频率的关系。无规入射灵敏度频率响应其声场为扩散场。与上述三种响应相对应，传声器也分为声压传声器、自由场传声器和无规入射传声器三种。但对大多数传声器而言，其声压灵敏度频率响应和无规入射灵敏度频率响应很接近，所以可用声压传声器来代替。
实践测量时，若是在自由场条件下进行测量，应使用自由场传声器，传声器正对声源，并使声波垂直入射于传声器的振膜；若是使用声压传声器，则应使声波掠入射（即入射角为90°）。若是在扩散场中测量时，则应使用声压传声器：若使用自由场传声器，应在自由场传声器上附加无规入射修正器（声学共鸣器）进行修正。工业噪声测量中，主要在自由场条件下测量，所以主要采用自由场传声器．使用时，传声器应正对声源，使声波垂直入射。若声波是从多方向传来时，应加上传声器的附件——无规则入射修正器来修正。测量环境噪声，可始终将传声器指向上方。
再者，对于低声级的噪声测试应选用高灵敏，有较大直径（如1英寸）的传声器；对于频带要求高的或用于高声级的噪声测试应选用小尺寸（如1/2英寸）的传声器。家用电器噪声测试采用自由场型传声器。
传声器与声级计连接的延伸电缆必须是匹配的。
3．噪声测试仪的使用
以丹麦产B&K2203，B&K2209为例说明仪器的操作程序：
(1)在电源未接通的情况下安装传声器。
(2)电源开关应在“关”的位置装电池，后打开电源开关检查电池容量。声级计表头指针应在标记内，否则需要更换电池。
(3)仪器预热15min后，用声级校准。此时应使衰减器处于最高读数，计权网络放在线性"Line”的位置，根据校准器标定的分贝值决定输入衰减值的位置。调节灵敏度旋钮，使声级计指针指示校准标定的分贝值。
(4)仪器“快”“慢”档的选用，按标准规定，仪器表头读数实际上是某段时间的计量值，对于一般随机噪声来说，这种读数的误差与所取的时间有关。
①“快”档，相当于0. 27s平均时间，很接近人耳的听觉反应。
②“慢”档，相当于1.05 s平均时间，用RC积分线路实现。
实际测量中一般选用“快”档，当表头指针变化小于2dB时，可以用“快”档读数，取其平均值；当表头指针变化为2-3dB时，用“慢”档读数，取其平均值；当指针变化大于士3dB时，读数的观察时间要增加到10-30s，也就是说，对于稳态的随机噪声，必须有合适的平均时间，才能准确测量。
(5)在进行计权测定或频谱分析时，应先接“线性”档测定，当输入衰减器至合适位置后，A计权测定或频率分析只能调输出衰减器。
(6)测试结束后，应重新用声级校准器校准仪器。如偏差1dB以上，前面测试的数据无效，应重测。而后将衰减器放在最大读数档，关闭电源开关，取出电池。
二、声压级的测量
利用声级计可以测量Ａ、Ｂ、Ｃ等声压级，而对一般噪声的评价标准，国际标准化组织ＩＳＯ于1967年就提出采用Ａ声级。因为以Ａ声级来表征噪声的强弱与人耳的感觉最接近。所以对噪声声压级的测量，实际上就是Ａ声级的测量。测量Ａ声级的主要仪器及设备如图6－6所示。
1．声级计的校准
为了确保声压级测量的精度，声级计必须经常校准。每次测量开始和结束时，都必须进行校准，两次校准差值不得大于1dB，否则测量结果无效。声级计可以使用活塞发生器、声级校准器进行校准（声学校准法），也可以用声级计内部电校准信号校准，但这种方式仅校准了放大器及检波指示器，未校准传声器。有条件时，应尽量使用声学校准法校准，至少应定期进行声学校准．声级计校准后，测量时不应再调节“灵敏度”旋钮。这里介绍最常用的活塞发生器校准法。
活塞发生器（图6－8）是由直流电动机带动
凸轮使两个对称的活塞作正弦往复运动，导致空
腔中的气体压力随时间按正弦规律变化，从而产
生（124±0.2）dB的声压级的发声装置。校准时
声级计的传声器插入活塞发声器即可。活塞发生
器具有结构简单、使用方便、失真度小等优点，
是实验室、生产现场和其它声学测量中广泛应用
的校准声源。
2．测量点的布置
在现场测量噪声，由于声源多，房间大小有
限，周围有许多反射面，很难达到自由声场的条
件。因此，为了减少其他噪声源发来的声波和周围反射声波的干扰，传声器应当接近机器的噪声辐射面，以获取大的直达声信号。也即一般多采用近声场的测量法。传声器过分接近声源也不好，因为该处的声场往往是不稳定的。
测点与声源的距离：对于外形轮廓尺寸小于0.3m的被测对象，传声器测点距其外廓表面0.3m。对外形轮廓尺寸为0.3～1m的被测对象，传声器测点距其外廓表面0.5m。对外形轮廓尺寸大于1m的被测对象，传声器测点距其外廓表面1m。
测点高度的选择：距地面1.5 m的位置来测量噪声。在某些特殊情况下，最低高度不得低于0.5m。测量时，传声器面向声原，并与水平面平行。
测点的数目：对于均匀向四周辐射的噪声源，可只选一个测点。对于非均匀地向各个方向辐射噪声，应在声源周围不同位置上测量若干个点，除找出A声级最大的一点作为评价依据之外，同时还应当测出若干点（一般多于5点）的A声级和频谱，作为评价的参考。必要时应测出声源在各个方向的噪声级分布，
若需要了解噪声对人体健康的影响，可以把测点选在工作者操作位置人耳处（此时人应避开）。或者在工作者经常工作活动的范围内，以人耳高度为准选择几个测点。
测试环境：最理想的情况是把被测对象置于自由场条件下进行测量。
3．测量环境的影响
（1）背景噪声
背景噪声又称本底噪声，所谓背景噪声就是指被测定的噪声源停止发声时，其周围环境的噪声。噪声测量时，测量结果不可避免地会受到周围环境的影响。所以噪声测试时声级计指示器上的读数实际上是被测噪声与本底噪声的综合值，因此必须予以修正。一般说，被测噪声源的A声级以及各频带的声压级分别高于背景噪声的A声级和各频带的声压级10 dB，则可忽略背景噪声的影响。若相差大于3dB不到10dB则应按表6-3进行修正，若相差小于3dB，则测量结果无效。
表中：L
P 为所测噪声源的声压级；L
Pe
为背景噪声声压级；修正后噪声的声压级应为L
P
加修正
图6－8 活塞式发声器示意图
1.塞活
2.凸轮
3.电动机
4.耦合空腔
5.待校准的传声器
2
3
值。
（2）反射声
当被测声源附近有大的障碍物或在室内测试时，由于障碍物、室内壁面、地面的声反射，使测得的结果中混有反射而带来的噪声。为了避免上述影响，通常要求在被测声源附近2～3m 内无大的障碍物，室内测试时应检验环境是否近似自由场。同时还应注意测试人员及声级计本身反射的影响，这在测试高频噪声时更为重要。
（3）其它环境因素
测试现场的风、磁场、振动与温度、湿度等都会给测试结果带来影响。要根据测试要求和具体情况采取必要的措施。如风速、气流流速较大时使用风罩和鼻锥（具体用法参阅声级计使用说明书），以保证测试的准确性。
4．声压级信号的频谱分析
若需要对声压级信号作频谱分析，可以将滤波器接入声级计，根据滤波器的中心频率与声级计上的读数，绘制出频谱图。常用的滤波器有倍频程和1/3倍频程滤波器。若滤波器与电平记录仪同步工作，则可自动绘出频谱图来。另外，还可以将声级计的输出直接送到信号处埋设备作频谱分析。或者用磁带记录仪将声级计的输出记录下来，然后再重放到信号处理设备上作分析。
5．声压及声压级的合成
当有两个或两个以上声源同时作用时，就涉及到声压与声压级的合成。现设某点有两个声源作用，则在该点瞬间有两个声波通过，则该点的瞬时总声压p(t)为两声源分别作用在该点处的瞬时声压p 1(t)和p 2(t)之和。
)
()()(21t p t p t p +=
（6-16）
通常，声压的大小用其有效值来表征，所以总声压的大小p 为
dt t p T p
T
?=
02
2
)]([1 dt t p t p T T
?
+=
2
21)]()([1
})]([)()(2)]([{10
2
20
210
2
1?
??+
+=
T
T T
t p dt t p t p dt t p T
dt t p t p T
p p T
?
+
+=0
212
22
1)()(2 （6-17）
式中Ｔ——适当长的积分时间。
式（6-17）表明两个声波共同作用的总声压不等于两声压之和。只有当两个声波是不 相干波的时，式（6-17）的第三项才等于零。因而也只有在这种情况下，才可认为总声压的平方等于两声压平方和。考虑到实际中所遇到的声音有的是不同频率的纯音，或者是宽噪声，总之多为不相干波，这时
2
2212
p p p
+= （6-18）
该式就是噪声声压相加的计算式。需要注意的是如果两声波是相干波，则必须按式(6－17)来计算总声压。现将式（6-18）推广到多个不相干声波作用于某点处的总声压有：
∑
==
+++=n
i i n
p p
p p P
1
2
222212
（6-19）
对于声压级的合成，可由（6-19），根据声压级的定义，则在n 个声源同时作用的情况
下，声场中某点处总声压级为
2
)lg(
10p p L p =])(
lg[101
2
∑==n
i i p p
又因为10
2
10
)(
pi L i p p =
所以 ??
?
???=∑=n
i L p
pi L 1
10
10
lg 10 （6-20） 式中L pi ——节i 个声源在测定处引起的声压级。 这就是声压级的合成公式。
例〔1〕已知L p1=90dB ，L p2=95dB ， L p3=88dB 求合成总声压级。 解：根据式（6-20）有??
????=∑=3
110
10
lg 10i L p
pi L ]10
1010
lg[1010
10
10
321p p p L L L ++=
＝96.8dB
若仅有两个声源，且p 1=p 2 ，即L p1=L p2时，
dB L L p i L p
pi 310
lg 1012
1
10
+=??
?
???=∑= 声压级的合成，也可以利用分贝和增值图表（见图6－10）来进行计算。
例如上例可将其中任两个声压级先合成，合成之值再与另一个声压级合成以得到总的合成声压级。不妨先将L p1和
L p2合成，由于（L p1- L p2）＝5dB ，则由分贝和增值图得修正
值为 1.2dB ，得合成值为（95+1.2）dB ＝96.2 dB ，此值再
与L p3合成，由于（96.2 dB - L p3）＝8.2，则由分贝和增值图得修正值为0.6dB ，由此可得总合成声压级为（96.2 dB+0.6 dB ）＝96.8 dB 。
由分贝和增值图（图6－10）可以看出，总声压级不会超过较大声压级3 dB 。而当两声压级之差等于或大于10dB 时，合成声压级比其中较大者大，但不超过0.5dB ．这一点很重要，它表明在这种情况下，总的声压级近似等于二者中较大者，也即可忽略小声压级声波的影响。
6、平均声压级
求多个声压级的平均值时，应当将各声压级转化成声压，而后取这些声压平方和的平均值作为平均声压的平方值，最后再转化为声压级。
例如：已知声压n p p p ,,,21 ，相应的声压级为pn p p L L L ,,,21 。 求平均声压级p L 。 由于10
2
10
)(
pi L i p p =
图6－10 分贝和增值图
则平均声压的平方为)10
10
10
(10
10
10
2
02
22212
21pn p p L L L n
n
p n
p p p p +++=
+++=
根据声压级的定义有)10
1lg(
10lg
101
10
2
2∑===n
i L p pi n
p p
L （6-21）
也可以借助分贝和增值图表（图6－10）进行计算。其具体方法是先将各声压级合成，合成声压级再减去声压级个数的对数的10倍，即合成声压级减去10lgn 。此种方法称为能量叠加法。
例〔2〕现测得四个声压级的值分别为100dB 、104dB 、105.5dB 、106.5dB 求平均声压级。 解：任取其中二值，如100dB 和104dB ，105.5dB 和106.5dB ，从分贝和增值图表（图6－10）确定修正值分别为1.5dB 和2.5dB ，加上修正值后分别得105.5dB 和109dB 。再将105.5dB 和109dB 合成，找出相应的修正值1.6dB ，于是合成的声压级为110.6 dB 。
则有平均声压级为 dB L p 6.10466.1104lg 106.110=-=-= 10lgn 由表6－4查得：
表6－4 10lgn 值
三、声功率级测量
对噪声的评价标准中，ＩＳＯ和ＩＥＣ同样提出采用Ａ声功率级。适用于除运行车辆及其他非固定设备外的所有工业产品。采用声功率级的原因，一是因为功率是表示噪声发射的声能，声功率易于表达声源的噪声辐射强度和辐射特性。而声压不具有能量的概念，它只代表了声波引起的大气压的起伏变化。二是因为声功率级测试值和测量距离无关。对某一产品而言，该产品的噪声声功率是一个恒定值，而声压级测试则随测量距离而改变，因此用声功率级更便于进行产品间的噪声比较。
1．测量环境
声功率级不是直接测试得来，而是在特定的声学环境中，通过测量声压级计算出来的。所以测量声功率级用的基本仪器仍是声级计。特定的声学环境可以是消声室、半消声室、混响室和特定混响室。
国际上，对机器噪声的声功率测量分为3级，即精密级、工程级和概测级。日用电器各类器具的测试精度（即最大标准偏差值）一般要求在工程级以上。精密测量一般在消声室或半消声室内进行．消声室是一个自由场的实验室，适用于测量球面布点的各类产品。半消声室是一个反射面在下方的自由场实验室，对于笨重的噪声源产品，在这种环境里测量较为方便。工程中有时只能在近似于半消声室的环境里测量.。如在户外开阔的空间，将被测产品放置在坚硬平坦的地面上，近似于半消声室的测量条件。检测产品噪声时，其声学环境应符合有关标准的规定。
日用电器噪声的精密级测量，一般建议在半消声室内建立一个反射面上的自由场来进行测试。利用半消声室测量有两个优点，它即模拟了产品实际使用时地面反射的特点，又可避免因消声室的地面吸声结构布置而带来的测试和安装上的很大不便。
在日用电器测试时，对背景噪声有一定的要求。当背景噪声的影响需要修正时，应将产品测得的噪声值减去修正值，声压级的修正值参见表6-3。
2．被测产品的安装及工作状况
（1）安装位置
①对于立式、柜式、台式等机电产品，当在各种半自由场条件测试时，一般安放在测试场所地面的几何中心处。
②对于手提式、悬吊式等机电产品，在各种自由场条件测试时，一般用弹性支架将产品悬吊空中或夹紧装置固定，被测器具的最低部分离地面的距离应不小于1.3m 。
③在各混响场条件测试时，一般将器具安放在地面上，被测器具的表面离各墙面（包括顶面）的距离不小于lm 。
（2）安装要求 被测器具在测量过程中，不允许引起底面、地面或周围结构比较明显的附加振动。如产生了这种现象，则需将被测器具放在弹性基础上，以消除附加振动。(GB8059.1-87标准规定将电冰箱放在5mm~10mm 厚的弹性垫层上)。
（3）工作状况
①检测时，一般被测产品处于额定状态（额定负荷、额定电压、额定频率、额定转速），并在产品达到稳定运行时才能进行测试。某些产品在额定状态下测试有困难时，可以在空载状态下进行测试，但必须在测试记录中对此条件加以说明。
②如果被测器具运行状态可以改变，如速度、转向等，应在产生噪声最大的运行状态下进行测试。
m d l a )2
1(
1+=；m d l b )2
1(
2+=；m d l c )(3+=；m d 1=
式中：321l l l 、、—基准体的长、宽、高。
图6－11 矩形六面体测点布置图
6
5
9
7 8
3．测量面的选择
所谓测量面是指传声器测点位置分布的表面。测量面的选择是噪声测量技术中的一个重要方面。欲测量定声功率级，首先要测定一定背景条件下的声压级，常用的背景条件有自由场和半自由场。在这样的声学环境中测试时，要根据声源的大小、形状、发声的特点及声量的大小来选定测量面。
图6－12 球面测点布置图图6－13 半球面测点布置图
根据日用电器的特点，常用的测量表面有：矩形六面体、球面体和半球面三种。
（1）矩形六面体
适用于体积较大，形状为方形或长方形的各类日用电器（如电冰箱、洗衣机等），在半自由场条件下的测量。测点一般规定为9点。其测试点见图6-11。
基准体是指为了确定测量表面和传声器的位置，取一恰好罩住待测噪声源产品的假想的最小矩形六面体。在确定基准体时，若噪声源产品上凸出的部件不是声源能量的主要辐射体可以不包括到体内。
（2）球面
适用于各类悬吊式、支架式或手持式的日用电器在自由场条件下的测量，测点一般为8点。如吊扇、电吹发器等，其测试点坐标见图6-12.。图中Ｒ为球半径，Ｒ一般取1m。
（3）半球面
半球面适用于体积较小（基准体的长、宽、高分别小于0.7m ）、圆形或扁形的各类日用电器在半自由场条件下的测量，测点一般规定为10点，如台式风扇、地板打蜡机、吸尘器等，其测试点坐标见图6-13。图中Ｒ为球面半径，Ｒ一般取1m 或1.5m 。半球中心取在声源几何中心在地面上的投影位置，球的半径Ｒ应大于或等于两倍电器的特征尺寸，即Ｒ＞2Ｌ，其中Ｌ为基准体的长、宽、高中的最大尺寸。
4．声功率级计算
声功率级是通过在特定的声学环境中测试声压级后计算得到的。下面给出的是自由场（包括一个反射面上的自由场）时的声功率级计算公式。
30
lg
10K S S L L p w -+= （6-22）
式中：L w —A 计权声功率级，dB;
p L —A 计权平均声压级，由下面式(6-23)计算而得；
S —测量表面积，m 2;
S o —基准表面积(S o = 1m 2)； K 3—温度气压修正值。
注意，当测量环境与标准环境（温度20℃，气压1×105Pa ）有显著差别时，还应该对测量值进行修正。修正值)1000
273293lg(
103P t
K ?
+=，式中ｔ—环境温度了（℃）；P —环
境气压〔102Pa 〕。实际运用时，温度气压修正值K 3可以通过查对修正表得到。
.21
)
(1.0)10
1lg(
101K n
L n
i K L p i pi -=∑=- （6-23）
式中：p L —A 计权平均声压级，dB;
L pi —第i 测点A 计权平均声压级，dB; K 1i —第i 测点背景噪声修正值，dB; n-测点数；
K 2—环境反射修正值，dB 。 环境反射修正值K 2的数值则要通过特定的标准声源修正法或混响时间修正法得到。也可根据图6－14确定，Ａ为房间吸声
量。
同样环境下多个声功率级合成，可以采用公式（(6-24)
∑==n
i L w wi L 1
10
10
lg
10 （6-24）
式中：L w —总声功率级，dB;
L wi —第i 个声源的声功率级，dB;
n —声源数。
在一个房间内，一台洗衣机和一台电风扇同时运行，如洗衣机的声功率级为65dB(A)，电风扇的声功率级为60dB(A)，则它们的合成总噪声为：
A/S
图6－14环境反射修正平均值
K 2(d B )
噪声控制复习题及答案
《环境噪声控制工程》复习题及参考答案 一、名词解释 1、噪声：人们不需要的声音（或振幅和频率紊乱、断续或统计上无规则的声音）。 2、声功率：单位时间内声源向周围发出的总能量。 3、等效连续A 声级：等效于在相同的时间间隔T 内与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声的A 计权声级。 4、透声系数：透射声功率和入射声功率的比值。 5、消声器的插入损失：声源与测点之间插入消声器前后，在某一固定测点所得的声压级的差值。 6、减噪量：在消声器进口端测得的平均声压级与出口端测得的平均声压级的差值。 7、衰减量：在消声器通道内沿轴向两点间的声压级的差值。 8、吸声量：材料的吸声系数与其吸声面积的乘积，又称等效吸声面积。 10、响度：与主观感觉的轻响程度成正比的参量为响度，符号为N ，单位为宋（sone ）。 11、再生噪声：气流与消声器内壁摩擦产生的附加噪声。 12、混响声场：经过房间壁面一次或多次反射后达到受声点的反射声形成的声场。 13、噪声污染：声音超过允许的程度，对周围环境造成的不良的影响。 14、声能密度：声场内单位体积媒质所含的声能量。 15、声强：单位时间内，垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。 16、相干波：具有相同频率和恒定相位差的声波称为相干波。 17、不相干波：频率不同和相互之间不存在恒定相位差，或是两者兼有的声波。 18、频谱：频率分布曲线，复杂振荡分解为振幅不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫频谱。 19、频谱图：以频率为横坐标，声压级为纵坐标，绘制出的图形。 20、吸声系数：材料吸收声能（包括透射声能）与入射声能之比。 21、级：对被量度的量与基准量的比值求对数，这个对数被称为被量度的级。 22、声压级：p L =10lg 20 2p p =20lg 0p p (dB) （基准声压0p 取值2510-?Pa ） 23、声强级：I L =10lg 0 I I (dB)（ 基准声强0I 取值1210-W/m 2） 24、声功率级：w L =10lg 0W W (dB) （ 基准声功率0W 取值1210-W ） 25、响度级：当某一频率的纯音和1000Hz 的纯音听起来同样时，这时1000Hz 纯音的声压级就定义为该待定纯音的响度级。符号为L N ，单位为方（phon ）。 26、累计百分数声级：噪声级出现的时间概率或累积概率，L x 表示x%的测量时间所超过的声级，更多时候用L 10、L 50、L 90表示。 27、吸声材料：是具有较强吸声能力，减低噪声性能的材料。 28、直达声场：从声源直接到达受声点的直达声形成的声场。 29、扩散声场：有声源的房间内，声能量密度处处相等，并且在任何一点上，从各个方向传来的声波几率都相等的声场。 30、混响半径：直达声与混响声的声能密度相等的点到声源的临界距离。 31、混响时间：声能密度衰减到原来的百万分之一，即衰减60dB 所需的时间。
机械振动习题集与答案
《机械振动噪声学》习题集 1－1 阐明下列概念，必要时可用插图。 (a) 振动； (b) 周期振动和周期； (c) 简谐振动。振幅、频率和相位角。 1－2 一简谐运动，振幅为 0.20 cm，周期为 0.15 s，求最大的速度和加速度。 1－3 一加速度计指示结构谐振在 82 Hz 时具有最大加速度 50 g，求其振动的振幅。 1－4 一简谐振动频率为 10 Hz，最大速度为 4.57 m/s，求其振幅、周期和最大加速度。1－5 证明两个同频率但不同相位角的简谐运动的合成仍是同频率的简谐运动。即： A cos n t + B cos (n t + ) = C cos (n t + ' )，并讨论＝0、/2 和三种特例。 1－6 一台面以一定频率作垂直正弦运动，如要求台面上的物体保持与台面接触，则台面的最大振幅可有多大？ 1－7 计算两简谐运动x1 = X1 cos t和x2 = X2 cos ( + ) t之和。其中<< 。如发生拍的现象，求其振幅和拍频。 1－8 将下列复数写成指数A e i 形式： (a) 1 + i3 (b) 2 (c) 3 / (3 - i ) (d) 5 i (e) 3 / (3 - i ) 2 (f) (3 + i ) (3 + 4 i ) (g) (3 - i ) (3 - 4 i ) (h) ( 2 i ) 2 + 3 i + 8 2－1 钢结构桌子的周期＝0.4 s，今在桌子上放W = 30 N 的重物，如图2－1所示。 已知周期的变化＝0.1 s。求：( a ) 放重物后桌子的周期；( b )桌子的质量和刚度。 2－2 如图2－2所示，长度为 L、质量为 m 的均质刚性杆由两根刚度为k 的弹簧系住，求杆绕O点微幅振动的微分方程。 2－3 如图2－3所示，质量为m、半径为r的圆柱体，可沿水平面作纯滚动，它的圆心O 用刚度为k的弹簧相连，求系统的振动微分方程。 图2－1 图2－2 图2－3 2－4 如图2－4所示，质量为m、半径为R的圆柱体，可沿水平面作纯滚动，与圆心O距离为a 处用两根刚度为k的弹簧相连，求系统作微振动的微分方程。 2－5 求图2－5所示弹簧－质量－滑轮系统的振动微分方程。
噪声及振动检测作业指导书
噪声及振动检测作业指导书
中铁西北科学研究院有限公司 工程检测试验中心 二〇一二年 目录 一、城市区域环境噪声的测量方法 (1) 二、工业企业厂界噪声的测量方法 (17) 三、建筑施工场界噪声的测量方法 (25) 四、铁路边界噪声的测量方法 (30) 五、城市区域环境振动的测量方法 (33)
一、城市区域环境噪声的测量方法 一、执行标准 声环境质量标准 GB 3096-2008 二、适用范围 1、本标准规定了五类环境功能区的环境噪声限值及测量方法。 2、本标准适用于声环境质量评价与管理。 3、机场周围区域受飞机通过（起飞、降落、低空飞越）噪声的影响，不适用于本标准。 三、术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 1、A 声级 A-weighted sound pressure level 用A 计权网络测得的声压级，用L A 表示，单位dB(A)。 2、等效连续A 声级 equivalent continuous A-weighted sound pressure level 简称为等效声级，指在规定测量时间T 内A 声级的能量平均值，用L Aeq ,T 表示，（简写为Leq ）, 单位dB(A)。除特别指明外，本标准中噪声值皆为等效声级。 根据定义，等效声级表示为：)101lg(100 1.0??=T L eq dt T L A 式中：L A —t 时刻的瞬时A 声级； T —规定的测量时间段。 3、昼间等效声级 day-time equivalent sound level 、夜间等效声级night-time equivalent sound level
发动机振动测试技术研究
硕士研究生课程论文 发动机振动测试系统研究 任课教师：XXX 学生姓名：XXX 年级：2013级 学生编号： 专业：车辆工程 时间：2014年1月10日 发动机振动测试系统研究 摘要：发动机振动是影响汽车性能的重要因素，会严重影响汽车的平顺性以及其
他性能。因此对发动机振动的测试、信号处理以及分析是发动机测试中十分重要的环节。本文简述了发动机振动测试的意义，对发动机测试的方法、信号采集与分析的基本理论和测试系统的基本组成做了简要介绍。 关键词：发动机振动；振动测试；测试系统 Study on Engine Vibration Test System Abstract: The vehicle vibration is the important factor which influences vehicle functions and this kind of vibration will seriously influence the performances and functions of the whole vehicle. So, vehicle vibration measurement, signal processing and analysis is a very important part.The significance of engine vibration test, basic theory of acquisition and analysis methods of the engine test signals and the constitute of the test system is introduced briefly in this thesis. Key words:engine vibration；vibration test；test system
汽车发动机振动噪声测试实用标准系统
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个； 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率<150W； 2.2.4工作环境温度：-10?C ～50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；
振动噪声测试系统
振动噪声测试系统 系统简介 这里介绍的振动噪声测试系统是四川拓普测控科技有限公司提供，它是从振动噪声测量硬件到控制分析软件的全套解决方案。本振动噪声测试系统能够与各类振动噪声传感器配合，对振动噪声信号进行采集、记录、分析及报告输出的专用测试系统。 系统特点 ★多通道高速同步 集振动噪声信号调理模块和数据采集模块于一体，直接接驳相应类型传感器，由软件程控设置振动噪声调理参数和采集参数；具有高速等时信号，可实现多通道同步触发、同步启动、同步停止等应用。 ★模块化的测量系统 我们提供从振动噪声测试系统所需的传感器到采集模块/仪器、调理模块/仪器等所有组件。选购过程中可以以搭积木的方式组成适合自身需求的集成式系统或开放式系统，也可只选择相应组件，以应对各种复杂的振动噪声测试任务。 ★实时、海量的数据记录 该系统为多通道动态信号实时流盘测试分析系统，选用拓普测控带有实时传输及海量记录功能的数据采集卡/模块，在配套虚拟仪器应用软件的控制下，完成振动噪声信号实时记录及数据分析处理功能。 ★专业化的振动噪声分析 系统配套软件集振动噪声信号的波形采集、声波与声压测量分析、三维声强测量分析、声功率谱测量分析、噪声评价指数分析等专业声学测量功能，也可根据您的实际需求定制相应算法功能，还能实现硬件智能识别、自校准、采集控制、工程标定、波形实时显示、数据实时存盘、打印及通讯等通用测量功能。
典型应用 ★机械振动噪声 车辆、船舶振动噪声监测；电机、机床振动噪声监测；大型机械振动噪声监测；其它机械振动噪声监测等。 ★空气动力型噪声 爆炸、冲击波振动噪声监测；爆破振动噪声监测；风机振动噪声监测；飞机排气振动噪声监测等。 ★交通振动噪声 桥梁振动噪声监测；路面振动噪声监测；轨道振动噪声监测等。
噪声与振动复习题及答案
噪声与振动复习题及参考答案（40题） 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（1981），上海科学技术出版社。 2、环境监测技术规范（噪声部分），1986年，国家环境保护局。 3、马大猷等，声学手册，第一版（1984），科学技术出版社。 4、噪声监测与控制原理（1990），中国环境科学出版社。 一、填空题 1．在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答：0.68米（波长=声速/频率） 2．测量噪声时，要求风力。 答：小于5.5米/秒（或小于4级） 3．从物理学观点噪声是由；从环境保护的观点，噪声是 指。 答：频率上和统计上完全无规的振动人们所不需要的声音 4．噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、。 答：能量可感受性瞬时性局部性 5．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分 为、、、、。 答：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声 其它噪声 6．声压级常用公式Lp= 表示，单位。 答： Lp=20 LgP/P° dB（分贝） 7．声级计按其精度可分为四种类型：O型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计为，一般 用于环境噪声监测。 答：作为实验室用的标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得 8．用A声级与C声级一起对照，可以粗略判别噪声信号的频谱特性：若A声级比C声级小得多时，噪声呈性；若A声级与C声级接近，噪声呈性；如果A声级比C声级还高出1-2分贝，则说明该噪声信号在 Hz 范围内必定有峰值。 答：低频性高频性 2000-5000 9．倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为。1/3倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比 为；工程频谱测量常用的八个倍频程段是 Hz。 答：2 2-1/3 63，125，250，500，1K，2K，4K，8K 10．由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的，并使听阈，这种现象称为掩蔽。 答：听觉灵敏度推移 11．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准。 答：电声声 12．我国规定的环境噪声常规监测项目为、和；选测项目有、和。 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声高空噪声 13．扰民噪声监测点应设在。 答：受影响的居民户外1米处
振动噪声测试过程设置
第一步，开启服务器后，选择signature testing-advanced，打开测试软件 第二步，打开软件后，选择新建工程按钮
第三步，打开空白的工程后的页面如下
第四步，进入channel setup 界面，开始设置通道 一般情况下，tacho1设为转速信号通道，只需点选其前面单选框就可以，其他在后面的tracking setup里面设置。 噪声通道设为1-6，首先要把channelgroup选为acoustic。然后，将每个点的位置用汉语拼音标注出来，如1通道为前面测点，写为qian，如此类推。方向不用设置。Inputmode选择为ICP.其余不用在这里改动，后面calibration过程会更改一写这里的参数。 其余7-16设为振动信号，振动为三向传感器，所以每个传感器有3个通道，三个振动测点共占用9个通道。首先要把channelgroup选为vibration。然后，将每个点的位置用汉语拼音标注出来，如7通道为前面油底壳1测点+x方向，写为油底壳1，direction选择+X,如此类推。振动传感器的灵敏度系数直接通过输入的方式进行标定，单位为mv/g。传感器类型选择ICP. 设置完以上步骤的界面如下图所示。
第五步，进行声压传感器的标定。 具体设置为：单位：pa，频率：1000HZ, LEVEL: 94dB(rms),标定时间：10s。 然后，手持麦克风标定器将传感器夹持住后，点击界面的check，如果正常，点击start按钮开始标定，过程中，左侧窗口会出现信号曲线，稳定状态需要保持10s，方能完成标定，数值稳定后，如果两次标定结果相差小于2%，接受这个通道的标定数据，如果两次结果相差较大，需要重新检查标定。
振动噪声测试公司的评价(NVH论坛)
我用过的NVH仪器——B&K篇 这么多年以来，陆陆续续用过一些仪器设备，在这里分享一下自己的体会。 声明一下：本文仅仅代表自己的观点，不构成对仪器的评价或者购买建议。 说到NVH仪器设备，B&K是不得不说的。 从B&K开始发展以来，在过去的60多年里他一直是振动、声学测试领域里当之无愧的老大，直到今天还是行业内公认的老大。B&K的麦克风、加速度计及数据采集前端，一直担负着一种行业标准的角色，大家可以看看各个计量监测部门，他们的仪器设备几乎清一色的B&K制造。B&K3560系列前端有着非常好的美誉度，相信用户群是非常广大的，除了价格较高之外很难听到质量、性能方面的抱怨。 对于B&K的测量分析软件，似乎有时可以听到一些不同的声音，尤其是一些新手会有抱怨，但依我个人看法，B&K的分析软件也是NVH领域内最好的分析软件，退一步讲，即使不是最好，那起码也是最好之一。B&K分析软件对于新手来讲上手可能稍微慢一些，因为设置比较多，但相信用过一段时间之后自然会有赞誉之词。B&K的阶次分析软件是非常有特色的，尤其是B&K首先退出的Autotracker功能可以在不用转速信号的前提下进行阶次分析。当然这个功能需要使用者对阶次分析及信号处理方面有较好的基础，否则效果欠佳。 上面说的几乎都是B&K的优点，实际上B&K的缺点还真的不多，要说有那也可以列出几条： 1. 价格比较高。由于其优异的性能，他的价格几乎是最高的。 2. 在国内技术支持不强，用户培训做的不甚理想，这个直接导致有新用户反应B&K的东西难用。 3. 没有自己的模态测试分析软件。
我用过的NVH仪器——LMS篇 模态测试与分析是每一个NVH工程师都必须掌握的一项基本技术。 说到模态测试，不会有人不知道大名鼎鼎的LMS。LMS从做模态分析软件起家，这么多年以来一直是模态分析领域的老大。开始的时候LMS只做模态分析软件，硬件部分是用的其它公司产品，到后来干脆收购了一家做硬件的公司，到今天LMS的软件和数采硬件都已经相当不错，只是还没有开始涉足传感器。 LMS模态分析软件功能十分强大，并且做得越来越傻瓜化，十分容易操作，流程十分清晰。软件的傻瓜化一方面自然有它的优点，但对于模态分析来说也带来了一些问题。这个问题就是软件的傻瓜化可以使得一些模态分析的外行进行模态分析成为可能，按照LMS模态分析的流程，对模态分析一知半解的人也可以很容易进行模态测试，尽管有时他并不清楚自己得出的结果意味着什么。LMS也是第一家把Polymax技术应用于商业软件的公司，尽管这个技术不是什么新技术，但也是LMS模态分析的一大卖点，当然对于一些特殊的结构这个技术的确表现出非同寻常的优越性。 LMS的数采前端一般都是带DSP的，这就使得LMS的多通道模态测试系统成为可能，据报导LMS已经有上千通道的模态测试系统，这个是其它公司很难做到的。 近几年LMS也开始拓展到一般振动测试和声学测试，直接和B&K展开正面战斗。尤其是LMS新近推出的Test.Xpress更是面向低端市场，具有较高的性价比。但到目前为止，在非模态分析领域尚难撼动B&K的老大地位。与此同时，B&K借助MEscope的力量和自己的硬件，也向小型模态分析市场发起了冲击。 LMS目前尚没有染指传感器市场，LMS一般推荐配置PCB的加速度计和Gras的麦克风，性能也还不错。预计将来LMS也将染指传感器市场。 一句题外话：LMS的仿真也是很有特色，LMS的这种把仿真和测试整合为一体的思路无疑代表了这个行业的发展方向。目前的主要问题是这个方案价格过于昂贵，民用领域应用还较少。
噪声与振动复习题及答案
噪声与振动复习题及参考答案（题） 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（），上海科学技术出版社. 2、环境监测技术规范（噪声部分），年，国家环境保护局. 3、马大猷等，声学手册，第一版（），科学技术出版社. 4、噪声监测与控制原理（），中国环境科学出版社. 一、填空题 ．在常温空气中，频率为地声音其波长为. 答：米（波长声速频率） ．测量噪声时，要求风力. 答：小于米秒（或小于级） ．从物理学观点噪声是由；从环境保护地观点，噪声是指. 答：频率上和统计上完全无规地振动人们所不需要地声音 ．噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、. 答：能量可感受性瞬时性局部性 ．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分为、、、、. 答：户外各种噪声地总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声 其它噪声 ．声压级常用公式表示，单位. 答：°（分贝） ．声级计按其精度可分为四种类型：型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计为，一般 用于环境噪声监测. 答：作为实验室用地标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得 ．用声级与声级一起对照，可以粗略判别噪声信号地频谱特性：若声级比声级小得多时，噪声呈性；若声级与声级接近，噪声呈性；如果声级比声级还高出分贝，则说明该噪声信号在范围内必定有峰值. 答：低频性高频性 ．倍频程地每个频带地上限频率与下限频率之比为.倍频程地每个频带地上限频率与下限频率之比为；工程频谱测量常用地八个倍频程段是. 答：，，，，，，， ．由于噪声地存在，通常会降低人耳对其它声音地，并使听阈，这种现象称为掩蔽. 答：听觉灵敏度推移 ．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准. 答：电声声 ．我国规定地环境噪声常规监测项目为、和；选测项目有、和. 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声高空噪声 ．扰民噪声监测点应设在. 答：受影响地居民户外米处 ．建筑施工场界噪声测量应在、、、四个施工阶段进行. 答：土石方打桩结构装修 ．在环境问题中，振动测量包括两类：一类是振动测量；另一类是.造成人称环境振动. 答：对引起噪声辐射地物体对环境振动地测量整体暴露在振动环境中地振动 ．人能感觉到地振动按频率范围划分，低于为低频振动；为中频振动；为高频振动.对人体最有害地振动是振动频率与人体某些器官地固有频率 地振动.
转子试验台振动噪声测试综合实验
——转子实验台振动和噪声测试综合实验 机自22班第3组 组长：王蒙 组员：万旭任勇 邢欢李聪明 转子实验台振动和噪声测试综合实验 转子实验台振动和噪声测试综合实验 (1) 转子实验台振动和噪声测试综合实验 (1) 一、实验简介 (1) 1. 1 实验目的 (3) 1.2 实验仪器与设备 (3)
1.3 实验要求 (3) 二实验方案 (4) 1、准备阶段： (4) 2、实验阶段： (4) 3、总结分析及报告准备阶段： (5) 4、注意事项： (5) 三、测试系统搭建 (6) 3.1测试系统框架图 (6) 3.2 传感器的位置选择与搭建 (6) 3. 3 传感器通道连接 (9) 四、信号采集与分析 (10) 4.1 信号采集 (10) 4.2通道的连接、选择与初始化 (10) 4.3 转子轴心轨迹的测量 (12) 4.4 不同转速下转子振动的时域分析 (13) 4.5 不同转速下转子振动的频域分析 (17) 4.6 不同转速下噪声的时域分析 (21) 4.7 不同转速下噪声的频域分析 (23) 4.8 转子振动与噪声相干分析 (26) 4.9动平衡实验 (27) 五、实验总结 (37) 5. 1 实验结论 (37) 5.2 实验心得 (38)
一、实验简介 1. 1 实验目的 针对机械转子实验台，能够较熟练地掌握机械动态信号如振动、噪声等的测试系统设计、测试系统搭建、数据采集及信号处理的方法和技术。 1.2 实验仪器与设备 1.3 实验要求 1.针对转子实验台对象，按照机械动态特性测试要求，完成机械振动和噪声的计 算机测试系统设计。 2.选用合适的振动和噪声测试传感器及其信号调理装置 : 3. 构建计算机测试系统，掌握振动和噪声信号分析软件使用方法 : 4. 自主完成转子实验台振动和噪声的测量、信号采集 : 5. 通过信号分析，得出转子实验台在不同转速下的振动和噪声的时域波形、
机器设备噪声测试的方法--振动法测噪声
机器设备噪声测试的方法--振动法测噪声 一.引言对机器设备噪声测量最通常的方法是用声级计进行声压级测量，然而在不少场合，这种人们十分熟悉的方法却显得无能为力。例如：在正在运行的多台机器的机房里，需要测定各台机器的噪声时；或者要在生产成品的流水线上逐台检测每台产品的噪声时，都会由于其他声源的影响以及反射声的传入使得声级计无法显示被测产品直接辐射的噪声。随着科技的发展，人们自然想到了声强法。但是目前声强法的测试仪器较贵，而且测试又较复杂，仍处于研究阶段。于是，人们对声波的测试开展了振动法的研究。希望通过测量机器表面振动量的方法来确定机器所辐射的噪声量，通常称为空气噪声的振动测试法。多年理论分析和应用研究的结果表明，这是一种十分简便而有效的方法。在十分恶劣的环境条件下，几乎可以不受环境噪声和反射声的影响，用一种特殊计权的测振仪就可通过测定机器表面的振动量，来确定其噪声辐射值。目前这种方法已成功地用于生产实际。采用测振法在生产现场测试产品的噪声是在其他方法都无法简便、迅速、经济和准确的解决产品现场噪声检测的情况下而提出的。西德、美国等国家开展此项技术研究已有多年了，德国BBC 公司花费了十几马克研究振动法，并成功地将此项技术用于接触器的现场噪声检测上。美国经过多年的研究，已在海军MIL 标准中规定用振动法测定微电机的噪声。国际ISO 标准化组织已公布了测振法标准技术文件。我国是在七十年代末期开始探讨测振法的。经过十多年的试验研究，明确了要得到振动法的实际应用，必须解决如下6 个方面得到技术问题，即：（1）必须获得各机电产品的实际辐射效率指数曲线；（2）必须解决按声源尺寸变化的辐射效率指数曲线制成仪器的计权网络曲线；（3）必须解决仪器的校准及分贝量的基准值；（4）必须确定各机器表面振动的关键测点；（5）必须解决空气动
噪声和振动试题
噪声 一、填空题 1、测量噪声时，要求气象条件为：无雨雪、无雷电、风力 5以下。 2、凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声；此外振幅和频率杂乱、断续或统计上无规律的声振动，干扰周围生活环境的声音。 3、在测量时间内，声级起伏不大于3dB(A)的噪声视为稳态噪声，否则称为非稳态噪声。 4、噪声污染源主要有：工业噪声污染源、交通噪声污染源、建筑施工噪声污染源和社会生活噪声污染源。 5、声级计按其精度可分为四种类型。O型声级计，是作为实验室用的标准声级计；Ⅰ型声级计为精密声级计；Ⅱ型声级计为普通声级计；Ⅲ型声级计为简易声级计。 6、A、B、C计权曲线接近 40 、70方和100方等响曲线的反曲线。 7、声级计在测量前后应进行校准，灵敏度相差不得大于 0.5 dBA，否则测量无效。 8、城市区域环境噪声监测时，网格测量法的网格划分方法将拟普查测量的城市某一区域或整个城市划分成多个等大的正方格，网格要完全覆盖住被普查的区域或城市。每一网格中的工厂、道路及非建成区的面积之和不得大于网格面积的10 ％，否则视为该网格无效。有效网格总数应多于100 个。 9、建筑施工场界噪声限值的不同施工阶段分别为：土石方、打桩、结构和装修。 二、选择题 1、声压级的常用公式为：LP= 。（ c ） A、LP=10 lgP/P0 B、LP=20 ln P/P0 C、LP=20 lgP/P0 2、环境敏感点的噪声监测点应设在。（ c ） A、距扰民噪声源1m处 B、受影响的居民户外1m处 C、噪声源厂界外1m处
3、如一声压级为70dB，另一声压级为50dB，则总声压级为 dB。（ a ） A、70 B、73 C、90 D、120 4、设一人单独说话时声压级为65dB，现有10人同时说话，则总声压级为 dB。（ a ） A、75 B、66 C、69 D、65 5、声功率为85dB的4台机器和80dB的2台机器同时工作时，它同声功率级为 dB的1台机器工作时的情况相同。（） A、86 B、90 C、92 D、94 E、96 6、离开输出声功率为2W的小声源10m处的一点上，其声压级大约是 dB。（） A、92 B、69 C、79； D、89； E、99 7、声级计使用的是传声器（） A、电动 B、压电 C、电容 8、环境噪声监测不得使用声级计。（） A、Ⅰ型 B、Ⅱ型 C、Ⅲ型 9、因噪声而使收听清晰度下降问题，同现象最有关系？（） A、干涉 B、掩蔽 C、反射 D、衍射 10、下述有关声音速度的描述中，错误的是。（） A、声音的速度与频率无关。 B、声音的速度在气温高时变快。 C、声音的波长乘以频率就是声音的速度。 D、声音在钢铁中的传播速度比在空气中慢。 11、下列有关噪声的叙述中，错误的是。（） A、当某噪声级与背景噪声级之差很小时，则感到很嘈杂。 B、噪声影响居民的主要因素与噪声级、噪声的频谱、时间特性和变化情况有关。 C、由于各人的身心状态不同，对同一噪声级下的反映有相当大的出入。 D、为保证睡眠不受影响，室内噪声级的理想值为30dB。 12、下列有关噪声性耳聋的叙述中，错误的是。（） A、因某噪声而引起的暂时性耳聋的程度，对估计因该噪声而引起的永久性耳聋有用。 B、为测量耳聋的程度，要进行听力检查。 C、使用耳塞是防止噪声性耳聋的一种手段。 D、当暴露时间为8h，为防止噪声性耳聋的噪声容许值为110dB。 13、锻压机噪声和打桩机噪声最易引起人们的烦恼，在下述理由中错误的是。（） A、噪声的峰值声级高。 B、噪声呈冲击性。 C、多是伴随振动。
(汽车行业)汽车发动机振动噪声测试系统
（汽车行业）汽车发动机振动噪声测试系统
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 设备技术要求及参数 设备系统配置 数据采集系统壹套； 数据测试分析软件壹套； 传声器2个； 加速度计2个； 声强探头1套； 声级校准器1个； 笔记本电脑壹台 数据采集、控制系统技术要求 主机箱壹个；供电采用9～36V直流和200～240V交流； 便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 整机消耗功率<150W； 工作环境温度：-10?C～50?C； 中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 输入通道数：4个之上，其中2个200V极化电压输入通道、不少壹个转速输入通道； 输入通道拥有Dyn-X技术，动态范围160dB； 每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 系统留有扩充板插槽，根据需要能够进壹步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 采集前端的数据传输具备二种方式之壹：①通过10/100M自适应以太网传输至PC；②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米之上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级； 多分析功能：对同壹信号可同时进行FFT和CPB分析和显示处理；对同壹信号也可同时设置不同的分析带宽进行分析； 输入通道采用至少24位的A/D； 自动检测带传感器电子数据表的传感器（即插即用） 数据测试分析软件系统技术要求 多通道输入测量信号且行采集、处理和存储；根据需要能够进壹步扩充； 多通道实时在线显示； 能测量传递函数、自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、能测量相干函数、概率密度函数、脉冲相应函数、倒频谱、时域波形,能进行动态信号的微积分、四则运算、编辑等；系统具有自动报告生成功能。测试报告模板可根据用户需求定制，用户可从Word中自动得到实时更新的测量曲线和数据等； 函数可用各种图形类型显示，包括：瀑布图、彩色等高线图、条状图、线状图、曲线图、阶
机械振动与噪声学复习
振动的危害：运载工具的振动；噪声；机械设备以及土木结构的破坏；地震；降低机器及仪表的精度。 振动的利用：琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等；电子谐振器；振动检测；振动压路机；振动给料机；振动成型机等。 机械振动：机械或结构或状态在平衡位置附近的往复运动研究目的：掌握机械振动的规律，利用振动为人类造福；设法减少振动的危害。 减谐次数ν，指曲轴每转一周，激振力矩作用的次数。 实际系统离散化依据：简化的程度取决于系统本身的复杂程度、外界对它的作用形式和分析结果的精度要求等离散化原则：振动系统模型化的三种元件质量元件弹性元件阻尼元件 质量元件-无弹性、不耗能的刚体，储存动能的元件 弹性元件-无质量、不耗能，储存势能的元件 阻尼元件——以热能、声能等方式耗散系统的机械能。无质量、无弹性、线性耗能元件 简谐振动的性质1两个频率相同的减谐振动的合成仍是减谐振动，且保持原来的频率。 2、两个频率不相同的减谐振动的合成不再是减谐振动，频率比为有理数时为合成为周期振动；频率比为无理数时合成为非周期振动。 隔振：在振源和机器或结构等物体之间用弹性或阻尼装置连接，以减小振源对其它物体的影响 主动隔振（力传递率）：减小振动系统对外界的影响。 被动隔振（位移传递率）：减小外界振源对设备的影响。 机械振动：机械或结构在平衡位置附近的往复运动 自由度：确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置所需独立坐标的数目。 单自由度系统振动确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置只需要一个独立坐标的振动多自由度系统振动确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置需要多个独立坐标的振动 连续系统振动确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置需要无穷多个独立坐标的振动 自由振动系统受初始干扰或原有的外激励取消后产生的振动 强迫振动系统在外激励力作用下产生的振动 自激振动系统在输入和输出之间具有反馈特性并有能源补充而产生的振动 简谐振动能用一项时间的正弦或余弦函数表示系统响应的振动简谐三要素：振幅、周期（圆频率或频率）和初相位 周期振动能用时间的周期函数表示系统响应的振动 瞬态振动只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应的振动 线性振动能用常系数线性微分方程描述的振动 非线性振动只能用非线性微分方程描述的振动 响应分析是在已知系统参数及外界激励的条件下求系统的响应 系统设计和系统辨识是已知系统的激励和响应求系统参数，其区别是：对于前者，系统尚不存在，需要设计合理的系统参数，使系统在已知激励下达到给定的响应水平;对于后者，系统已经存在，需要根据测量获得的激励和响应识别系统参数，以便更好地研究系统特性。环境预测是在已知系统响应和系统参数的条件下，确定系统的激励或系统周围的环境 频率较低的一个称为基频 振型某一固有频率下，系统质量与第一质量单元的振幅比即为振型 节点每一固有频率对应一个振型曲线，振型曲线中，振动过程中振幅始终为0的点称为节点，节点处动应力最大。 耦合如果质量矩阵和刚度矩阵不全是对角矩阵，这是称振动微分方程组中的坐标有耦合
噪声控制工程习题解答
第二章 习 题 3．频率为500Hz 的声波，在空气中、水中和钢中的波长分别为多少？ (已知空气中的声速是340 m/s ，水中是1483 m/s ，钢中是6100 m/s) 解：由 C = λf （见p8, 式2-2） λ空气= C 空气/f= 340/500 = 0.68 m λ水= C 水/f = 1483/500 = 2.966 m λ钢= C 钢/f = 6100/500 = 12.2 m 6．在空气中离点声源2m 距离处测得声压p=0.6Pa ，求此处的声强I 、声能密度D 和声源的声功率W 各是多少？ 解：由 c p I e 02/ρ=（p14, 式2-18） = 0.62/415 （取20℃空气的ρc=415 Pa·s/m, 见p23） = 8.67×10-4 W/m 2 202/c p D e ρ=（p14, 式2-17） = 0.62/415×340 （取20℃空气的ρc=415 Pa·s/m, c=340 m/s, 见p23） = 2.55×10-6 J/m 3 对点声源，以球面波处理，则在离点声源2m 处波阵面面积为S=4πr 2=50.3 m 2, 则声源的声功率为: W=IS （p14, 式2-19） =8.67×10-4 W/m 2 × 50.3 m 2 =4.36×10-2 W 11．三个声音各自在空间某点的声压级为70 dB 、75 dB 和65 dB ，求该点的总声压级。 解：三个声音互不相干，由n 个声源级的叠加计算公式： = 10×lg (100.1Lp1 + 100.1Lp2 +100.1Lp3) = 10×lg (100.1×70 +100.1×75 +100.1×65) = 10×lg (107 +107.5 +106.5) = 10×lg [106.5×(3.16+10+1)] = 65 + 11.5 = 76.5 dB 该点的总声压级为76.5 dB 。 12．在车间内测量某机器的噪声，在机器运转时测得声压级为87dB ，该机器停止运转
《噪声与振动测试》思考题资料
《噪声与振动测试》思考题 第一章 声音的基本特性 1、 噪声与振动测试有何意义？ 2、 什么是声音？声音是如何产生的？声音可分为哪几类？ 声音是听觉系统对声波的主观反应。物体的振动产生声音。按特点分：语言声、音乐声、自然声、噪声。传播途径：空气声、固体声(结构声)、水声环境噪声分类：工业噪声、建筑施工噪声、交通噪声、社会生活噪声。 3、 何谓声源、声波？声波分为哪几类？什么是相干波？ 能够发出声音的物体称为声源。声音是机械振动状态的传播在人类听觉系统中的主观反映，这种传播过程是一种机械性质的波动，称为声波。频率相同、相位差恒定的波称为相干波。 4、 描述声波在介质中传播的主要参数有哪些？其中哪些可以用仪器测量？ 声压、声强与声功率，声能量与声能密度。声压、声强与声功率可以直接测量。 5、 什么是声场？声场空间分为哪几类？ 声场是指声波到达的空间。声场空间可分自由空间和有界空间，有界空间可以分为半封闭空间（管道声场）和封闭空间（室内声场），其中封闭空间经过反射可形成混响声场，混响声场又包括驻波声场和扩散声场。 6、 什么是波动方程？理想流体介质的假设条件是什么？ 波动方程：描述声场声波随时间、空间变化规律及其相互联系的数学方程。 理想流体介质的假设条件是（1）媒质中不存在粘滞性；（2）媒质在宏观上是均匀的、静止的；（3）声波在媒质中的传播为绝热过程。 7、 在理想介质中，声波满足的三个基本物理定律是什么？小振幅声波满足的条件是什么？ 牛顿第二定律，质量守恒定律，和物态方程。小振幅声波满足的条件是（1）声压远小于煤质中的静态压强；（2）质点位移远小于声波波长（3）煤质密度增量远小于静态密度。 8、 声波产生衰减的原因有哪些？ 9、 什么是声场？自由空间和有界空间有何区别？试举出两个常见的可以作为自由空间 的噪声场？ 声场是指声波到达的空间。理想的自由空间是指无限大的，没有障碍物的空间。而有界空间指的是空间部分或全部被边界所包围。如旷野中的变压器噪声声场、空中航行的飞机辐射的噪声声场。 10、 什么是混响？赛宾公式的表达式： 声能被壁面逐渐吸收而衰减的现象就是混响。 11、 参考声压p 0及参考声强I 0的值分别为多少？基本声学参量为什么要采用对数标度 表示？ 600.1610.161ln(1)V V T S S αα =≈--
汽车噪声与振动
汽车噪声与振动 概述：随着汽车发动机功率的不断提高，噪声与振动的问题日渐突现出来，开始成为汽车开发工程中的主要问题之一。在汽车界，人们在讨论噪声与振动时，常用的一个词就是NVH，即是噪声（Noise）、振动（Vibration）和不舒适（Harshness）三个英文单词首字母的简写。汽车噪声振动有两个特点，一是与发动机转速与汽车行驶速度有关，二是不同的噪声振动源有不同的频率范围。在低速时，发动机是主要的噪声和振动源，在中速时，轮胎与路面的摩擦是主要的噪声和振动源，而在高速时，车身与空气之间的摩擦变成了最主要的噪声和振动源。 近年来汽车噪声振动问题研究现状 行驶汽车的噪声包括发动机、底盘、车身以及汽车附件和电气系统噪声。发动机噪声是汽车的主要噪声源。在我国，车外噪声中发动机噪声约占60%左右。 1.发动机噪声 发动机噪声按其机理可分为结构振动噪声和空气动力性噪声。 1.1结构振动噪声 通过发动机外表面以及与发动机外表面刚性连接件的振动向大气辐射的噪声称为结构振动噪声或者称为表面辐射噪声。根据发动机表面噪声产生机理，结构振动噪声又可分为燃烧噪声、机械噪声以及液体动力噪声。燃烧噪声的发生机理相当复杂，主要是由于气缸内周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧速度密切相关。机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件与
固定件之间作用的周期力、冲击力、撞击力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。一般在低速时，燃烧噪声占主导地位；在高转速时，由于机械结构的冲击振动加剧而使机械噪声上升到主导地位。车用发动机的辐射噪声频率范围主要在500～3000Hz内，而其主要噪声辐射部件的临界频率大致在500—800Hz范围内。发动机中液体流动产生的力对发动机结构激振产生的噪声称为液体流动噪声，如冷却系中水流循环对水套冲击产生的噪声。 1.2空气动力性噪声 空气动力性噪声直接向大气辐射噪声源，即由于空气动力学的原因使空气质点振动产生的噪声。空气动力噪声包括进、排气噪声和风扇或风机噪声。排气噪声是发动机的最大声源，进气噪声次之。风扇噪声也是发动机的主要噪声源之一。排气噪声由周期性排气、涡流和空气柱共鸣噪声组成。周期性排气噪声是排气门开启时一定压力的气体急速排出而产生；涡流噪声是高速气流通过排气门和排气管道时产生的；空气柱共鸣噪声是管道中空气柱在周期性排气噪声的激发下发生共鸣而产生。 对于发动机噪声的评价，除考虑其辐射噪声能量总水平外，还应考察以下噪声特性：噪声级及其随发动机工作状态的变化关系、发动机周围空间各点噪声级数值的分布状态、空间各点的噪声频谱以及发动机工作过程各阶段的瞬时声压级。通过这些信息，不但可以比较和评价发动机辐射噪声的大小，还可以深入研究辐射声能频率的分布情况，判断发动机工作循环中辐射声最大的阶段，以便分析产生高噪声的原因，提高噪声控制措施并比较和评价这些措施的有效性和经济上的合理性。 2.底盘噪声 汽车底盘结构固体声源产生噪声主要是传动系噪声和轮胎噪声。传动系噪声频率为400—2000Hz。其中齿轮传动的机械噪声是主要部分。齿轮噪声以声波向空间传出的仅是一小部分，大部分则是变速器驱动桥的激振使各部分产生振动而变为噪声。 按声源的激励性质不同，轮胎噪声主要产生机理可分三大类： (1)气流声机理。随着轮胎的滚动，在与路面接触区，花纹沟内空气不断被吸入与挤出，由此形成“空气泵”噪声，这是横向花纹的一种主要噪声机理。此声源为起伏变化的气体，属气流噪声。 (2)机械声机理。由胎面花纹块撞击路面、轮胎结构的不均匀性以及路面的不平性等因素激发机械噪声，是光面胎及纵向花纹的主要噪声源。 (3)滤波放大机理。轮胎与路面接触处形成喇叭口几何体，对上述噪声起着滤波放大作用。另外，胎面花纹沟与路面所围管道内的空气共振以及轮胎花纹块离开路面处形成的赫姆霍兹共振效应主要为袋状沟的噪声机理。 3.车身噪声 车身噪声主要是由于汽车加速行驶时空气流过汽车表面和孑L道时产生的噪声。该噪声主要来源于气流有明显折弯的地方，在该区域内气流分离，分离区内旋涡脱落，形成噪声。