第11章噪声的测量讲义
Chapter噪声测量讲课文档
在机械工程范围内，按照噪声起因的不同，可将其分为以下三类：
①机械性噪声。因弹性体机械振动而产生的噪声，如齿轮，轴承
和壳体振动时发出的噪声。
②气体动力性噪声。因气体振动而产生的噪声，如风机、内燃机、
各种排气口等产生的噪声。 ③电磁性噪声。因电磁振动而引起的噪声，如电动机、变压器等
pt t
N
pi t
i1
pt2
1 T
T 0
i
N 1
pi t
N p j t dt
j 1
第11页，共37页。
因为各声源发出的声波是互不相干的，所以有 ：
1
T
T
0
0 pi t
p j t dt
pi2
于是总声压级的均方值为：
N
pt2
pi2
i 1
i j i j
从而得到总声压级Lpt为：
2Pa（10 5 ,200dB）Pa的纯音
（2）声强（有大小有方向，矢量）
声强是指在声场中的某一点上，单位时间内通过一个与指定方向垂直的单 位面积的平均声能，以I表示，单位为瓦/米2（w/m2）。在自由场中，相应于听阈声 压的声强为10－12，并以此作为声强的基准。而相应于痛阈声压的声强为1。通常是在单
i h
f
i l
p
f
df
第20页，共37页。
p
2 fi
lim 1 T T
T 0
p2
t,
f
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,
B
i
dt
噪声在某频带内的均方声压对应的声压级称为该频带的频带声压级：
Lip
10 lg
p
2 fi
噪声测量-PPT课件
2019/3/4
又称为国际标准
响度级和噪声级
纯 音 的 等 响 度 曲 线
等响曲线
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响度级和噪声级
响度级记作 LN，响度记作N，两者关系如下：
N2
0 .1 L 40 N
L 40 10 log N 40 33 . 22 lg N N 2
从等响曲线可知：人耳的听感特性对高频声敏 感，对低频声迟钝。在4000HZ左右最敏感； 同一响度级的声音，频率越低，所需声压级越 高；响度级越高，曲线越平坦，即频率的影响 越小。
噪声测量
噪声测量的内容：
整机噪声测量：评价机械产品质量是否 符合噪声标准。 专项噪声测量：查明主要噪声源，以改 进其中某一部件结构、降低噪声的测量。 故障诊断噪声测量：作为检测手段，判 断机械各部分运转是否正常。
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有关噪声的声学知识
基本概念
声音：源于气体、液体、固体的振动。 当振动频率在20～20KHZ，即为可闻声。 纯音：声音最简单的形式，波形为正弦 波。 一般声：许多不同幅度、频率和相位的 正弦纯音的复合。包括噪声和乐声。
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声强和声强级
1、声强 定义：单位时间通过垂直于声波传播方向的 单位面积的声能。记作I，单位为W/m2。 声强I与声压p之间的关系可以表示为：
p2 I c
式中
Pa·S/m。
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ρ——空气密度，kg/m3； c——声速，m/s； ρc——声特性阻抗，其大小随大气压力和温度而变化，
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声波的传播和声场
23讲噪声测量
三、进、排气噪声和其它噪声的测定
进气噪声测定：传声器放在距进气口中心轴 向1m处； 排气噪声测定：传声器不能直冲气流，距管 口3倍于管径
四、测量要求及步骤 噪声测量一般以内燃机在标定功率和标定转速 时的噪声为主。 测量步骤： 1、定出测量表面并布置测点； 2、对声级计通电校验 3、衰减器从最大逐步减小； 4、记录发动机型号、进排气及各主要附件的 位置，测点数目及位置，仪器型号和校正值，所 选挡位等。
2、声压级（dB）
Lp
10 lg(
p p0
)2
20 lg
p p0
听阈声压：
P0 2 10 5 Pa
3、声功率 声源在单位时间内辐射出来的总声能量（W） 对点声源：W 4Fra bibliotek 2（I 声强）
4、声功率级
W
Lw
10 lg W0
(dB)
基准声功率： W0 10 12W
三、响度级、噪声级 1、响度级(方) 选取1000HZ的纯音作为基准音，某声音听起 来与该纯音一样响时，该响度级就等于这个纯 音声压级的数值。 2、计权声级 声级计的输入为声压，输出为经过听感修正 后的声压级，听感修正的滤波线路叫频率计权 网络，所得声级叫计权声级。 常采用A计权网络对噪声进行测量和评价。
第十一章 噪声测量
11.1、有关噪声的声学概念 11.2、噪声测量仪器 11.3、内燃机噪声的来源及测试方法
11.1、有关噪声的声学概念
一、噪声定义：
噪声是由许多频率和声强的变化都无规律的 声波杂乱组合而成的
二、声压级和声功率级
1、声压
由于声波的存在引起在弹性介质中压力的变 化值称为声压p（Pa）。
11.2、噪声测量仪器 声级计是噪声测量中使用广泛的仪器，它用 来测量噪声级。 声级计由：传声器、放大器、计权网络、检 波电路、指示表头组成。
第十一章-微弱信号检测技术
锁相放大器的工作过程
I 随时间缓变的信号
经过调制
λ(t)
I
信号恢复
输出信号 （与信号幅度成 λ(t) 正比，与相对相 位有关）
ωm
送入锁相放大器
信号输入
Lock-in
参考信号
ωm
互相关函数
两个具有确定频率和相位的周期性信号，它们的相关特
性可以用互相关函数来表达：
lim R12 ( ) T
1 2T
模拟锁相放大器
数字锁相放大器
锁相放大器
2. 锁定放大器抑制噪声的基本出发点
( 1 )用调制器将直流或慢变信号的频谱迁移到调制频率处,再进行放 大, 以避开1/f 噪声的不利影响； ( 2 )利用相关器实现对调制信号的解调，同时检测频率和相位，噪声
与信号同频又同相的概率很小； （3）利用低通滤波器来抑制噪声，低通滤波器的频带可以做的较窄，
1.锁相放大器概述
自从1962年，美国EG&G PARC公司制作了第一台锁相放大器(LIA)的 后，微弱信号检测技术得到了突破性的发展。后来又出现了模拟锁相放 大器(ALIA) 和数字锁相放大器(DLIA) 。对于数字锁相放大器而言，又 出现基于单片机的DLIA 和基于专用DSP的DLIA 。还有基于PC的系统级 模块化DLIA ，这种锁相的算法是采用C，C++等语言实现的。由于整个 系统运行在PC平台上，所以可以使用各种仿真软件对算法进行研究。
通常把由于材料或器件的物理原因产生的扰动称为噪 声。
把来自外部的原因的扰动称为干扰，有一定的规律性， 可以减少或消除。
锁相放大器要解决的就是如何在很强的外部干扰环境 中检测弱信号。
通常干扰是可以减少或消除的外部扰动，而由于材料 或器件的物理原因产生的噪声则很难消除。
钢板桩工程手册第11章打桩噪声及振动汇总
第11章打桩噪声及振动11.1概述多年以来，人们一直认为打桩是对施工场地周边环境干扰最严重的作业之一。
在过去打桩技术较落后的情况下确实如此，但随着施工机械及打桩技术的提高，不但能控制打桩成本，还能减少噪声和振动。
当施工场地位于住宅、办公搂、实验室或历史建筑附近时，施工方要有严密的施工计划，确保将打桩对周围建筑物的影响降至最低程度的同时而又能够保证工程进度。
在住宅区内打桩会给居民的正常生活造成一定程度的影响，但是可以选择合适的打桩技术，缩短工期，将噪声和振动控制在人们可接受的范围内。
现代打桩技术可以有效减少打桩过程中产生的噪声和振动。
如果地质条件允许，可以采用静力液压桩技术。
由于静压打桩几乎没有噪声和振动，因而在对环境污染控制很严格的地区，如医院附近、市区；沿线有易损电缆或管线以及临近精密计算机设备的地区，都将钢板桩作为首选方案粒状土中，振动打桩是所有打桩方法中速度最快的，它产生的振动比静力压桩大，比冲击打桩小。
先进的技术使得操作人员可以改变振动锤的频率和振幅，以适应不同的场地条件，且避免了共振引起的板桩周围土体的剧烈振动。
冲击打桩产生的嗓声和振动要比其他方法大很多，但是这种方法适用于任何类型的土体，而且也可能是硬质黏土或软岩中唯一可用的打桩方法。
随着技术的进步，冲击锤的操作方式也发生了变化，在过去的半个世纪中，冲击锤的驱动设备从蒸汽到柴油再到液压驱动。
因此，相对于过去的冲击锤，现代液压落锤对环境的污染要小得多。
另外，也可以用围墙将噪声源封闭起来，以进一步减小噪声。
选择打桩方法之前，必须考虑场地周边环境以及噪声和振动的要求，并不是每个场地都要求无噪声、无振动的，只要将噪声和振动控制在人们可以接受的范围内，就能够节省成本和工期。
另外，也可以采用组合打桩法，例如，在环境要求严格的时段内采用静压法，在要求不严格的时段内用冲击锤将板桩打至设计标高。
11.2监管指导当地监管机构可能会在打桩之前或打桩过程中制订和执行一些限制条款。
噪声测试原理
噪声测试原理
噪声测试原理是通过测量节点处的信号与噪声的比值来评估系统的噪声水平。
在测试过程中，首先需找到测试点，即待测系统的输入或输出节点。
然后，将测试仪器连接到该节点，并确保仪器本身的噪声对测试结果没有显著影响。
接下来，通过选择适当的测量参数和设置相应的仪器，可以在测试点处准确地测量到信号的强度和噪声的水平。
常用的测量参数包括功率、电压、电流和电阻等。
在进行噪声测试时，需要注意以下几点：
1. 测量范围：选择合适的测量范围以确保能够准确测量到待测系统的信号和噪声。
2. 噪声源：在测试过程中，需要尽量减小外界噪声对测试结果的干扰。
可以通过屏蔽设备、延长信号线路、减小环境噪声等方式来降低噪声源对测试的影响。
3. 测量时间：噪声测试通常需要一定的时间来保证结果的准确性。
在测试过程中，可以采集多组数据并计算平均值以提高测量结果的可信度。
通过噪声测试，可以得到系统噪声的具体数值，并进一步分析和评估系统的噪声性能。
这对于一些对噪声敏感的应用领域，如音频、通信和传感器系统等，具有重要的意义。
噪声测试结
果可以作为系统设计和优化的依据，从而提高系统的性能和可靠性。
第11章噪声监测
等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级
1.等效连续声级
用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题， 符号“Leq”。它用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定 的A声级来表示该段时间内的噪声的大小。
Leq=10lg[1/T100.1LAdt] 2.噪声污染级
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。噪声污染级（LNP） 公式为： LNP = Leq + Kσ
谢谢大家
实例
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 从上图中可查得ΔLP=2.2dB,因此该机器的实际噪声 声级为：LP2=LP -ΔLP=104dB-2.2dB=101.8d
f0 f1 • f 2
n决定频带的 为1/3频程。
倍f 2频程2数n
•。fn1=1
时
称为倍频程；n=1/3时
称
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11.2噪声监测 噪声测量仪器
1.声级计 (1)种类：普通声级计 、精度声级计 (2)声级计的工作原理：声压大小经传声器后转换成电压 信号，此信号经前置放大器放大后，最后从显示仪上指示出 声压级的分贝数值。 2.其它噪声测量仪器 频谱分析仪、自动记录仪 、录音机 、实时分析仪
1000Hz的纯音作基准音，若某一噪声听起来与该纯音一样响， 则该噪声的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。 响度级用LN表示，单位是“方”。
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
噪声系数测量方法
噪声系数测量方法噪音系数（Noise Coefficient）是衡量噪声传输性能的一个参数，通常用来评估信号与噪声之间的比例。
在通信系统中，噪音系数是评估系统噪声引入程度的重要指标，一般用于评估接收端信噪比的好坏。
噪音系数的测量方法可以分为两类：直接测量法和间接测量法。
一、直接测量法1.热噪声法：该方法利用热噪声的大小与电阻的关系进行测量。
通过将输入电阻与输出电阻相等的简单电路（如电阻、电容、电容-电阻等组合）与待测系统串联，测量电路两端的噪声电压和电流。
根据热噪声计算公式和电路参数计算噪音系数。
2.互相关法：该方法利用信号与噪声的互相关进行测量。
首先，将一个固定频率的标准信号与待测噪声信号输入待测系统，通过互相关算法计算噪声信号与标准信号的相关系数。
根据相关系数与输入和输出信号的功率计算噪音系数。
3.声音法：该方法利用声音在传输过程中受到噪声的影响程度进行测量。
通过将声音传输系统与一个已知信号源相连，测量信号源与被测系统产生的声音之间的功率比值以及噪声功率，根据声音传输系统的增益和噪声功率计算噪音系数。
二、间接测量法1.带宽测量法：该方法利用系统的信号带宽和噪声带宽来计算噪音系数。
首先，通过测量信号源输入系统后输出的信号功率，再通过测量信号源在系统中的发射功率，以及测量系统的噪声功率和噪声带宽，计算系统的噪音系数。
2.信噪比测量法：该方法利用信号与噪声的信噪比进行测量。
首先，将待测系统与一个已知信号源相连，测量输入信号与输出信号的功率比值；然后，测量系统的噪声功率。
根据信号功率比值和噪声功率计算噪音系数。
3.互信息测量法：该方法利用信号与噪声之间的互信息进行测量。
通过测量输入信号和输出信号的互信息，以及测量系统的噪声功率，计算噪音系数。
以上是常用的噪音系数测量方法，每种方法都有其适用的场景和测量条件，在具体应用中需要根据实际情况选择合适的方法。
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0.3、0.2和0.15。 例如，用倍频带分析仪测量，其倍频带中心频率对应的声压级和
响度指数如表9-3。则总响度为： St = Sm +0.3(ΣSi- Sm)=17.5+0.3×21.8=24(宋) 再将总响度24宋按公式或查表换算成响度级86方。 然后，按下式计算响度级（方）
10-2填空题
1、(声级计 )是噪声测量中用于测量声压级的主要仪器。
2、(传声器 )是将声波信号转换为相应的电信号的传感器。
3、若声压为P，基准参考声压为P0，则声压级=(
dB )。
4、在空气中，正常人耳刚能听到的1000Hz声音的声压为 Pa，称p 为(听阈声压)
声压，并规定为(基准参考声压)声压，记为P0。当声压为20Pa时20，lg p0能使人耳开始
析外，还可以将声级计的输出接电平记录仪、示波器、磁 带记录器进行波形分析，或接信号分析仪进行精密的频率 分析。
10-4应用题 1：测量某车间的噪声。有4小时中心声级为90dB(A)，有3小时
所谓本底噪声，是指被测定的噪声源停止发声时，其周围环境 的噪声。测量时，应当避免本底噪声对测量的影响。
排除电压不稳、气流、反射和传声器方向不同等因素对噪声测 量的影响。
8、声级计的校准方法有几种？ 答：声级计的校准方法有： 活塞发生器校准法，扬声器校准法，互易校准法，静电激励校
准法，置换法等。
9、噪声测试中主要用哪些仪器、仪表？ 噪声的分析除利用声级计的滤波器进行简易频率分
7、 噪声测试中应注意那些具体问题？ 传声器与被测噪声源的相对位置对测量结果有显著影响，在进
行数据比较时，必须标明传声器离开噪声源的距离。 测量各种动态设备的噪声，测量最大值时应取起动时或工作条
件变动时的噪声，测量平均正常噪声时应取平稳工作时的噪声，当 周围环境的噪声很大时，应选择环境噪声最小时测量。
LI
10lg
I I0
(dB)
声功率级表示声功率W与参考基准声功率W0(W0=10-12W)的相对关
系，记为LW，即
Lw
10 lg
W W0
(dB)
由强度不同的许多频率纯音所组成的声音称为复音，组成复音的 强度与频率的关系称为声频谱，简称频谱。
3、评价噪声的主要的主观技术参数有哪些？各代表什 么物理意义？
声压、声强和声功率的绝对值来衡量声音的强弱是很不方便的。
为此，对以上三种衡量法分别引用成倍比关系的对数量，它们以
分贝为单位，是无量纲量。
声压级表示声压与基准参考声压P的相对关系，记为LP，即
LP
20lg
P P0
(dB)
声强级表示声强与参考声强I0（取I0=10-12W /m2）的相对关系，记
为LI，即
听阈和痛阈的数值都是定义在1000Hz纯音条件下的量， 当声音的频率发生变化时，听阈和痛阈的数值也将随着变 化。选取1000Hz纯音作为基准音，其噪音听起来与基准纯 音一样响，则噪声的响度级就等于这个纯音的声压级(分 贝数)，单位为方。
响度级是一个相对量，有时需要用绝对值来表示，故引 出响度单位宋的概念。1宋为40方的响度级，即1宋是声压 40dB、频率为1000Hz的纯音所产生的响度。
产生疼痛，称之为(痛阈声压 )声压。
5、(本底噪声 )是指被测定的噪声源停止发声时,其周围环境的噪声。
6. 考虑噪声对人体的危害程度，除了注意噪声的强度、频率，还要注意作用时
间。(等效连续声级 )是反映这三者作用效果的噪声量度。
10-3简答题 1、评价噪声的主要的主观和客观技术参数有哪些？各代表什么物 理意义？
11噪声的测量
10-1单选题
1、响度反映噪声对人的听觉因影响的强弱程度，其单位是( )。
(A)宋；(B) 方；(C)分贝；(D)瓦
2、在与声源距离不同的两个位置的声强等于这两个距离平方的( )。
(A) 倒数之比；(B) 倒数的平方之比；(C) 比值；(D) 平方之比
3超声波是频率超过（ ）的波动。
(A) 20 Hz (B) 20 kHz (C) 1000 Hz (D) 其他频率
在空气中，正常人刚能听到的1000Hz声音的声压为2×105Pa，称 为听阈声压，并规定为基准参考声压，记为P0。当声压为20Pa时， 能使人耳开始产生疼痛，称之为痛阈声压。
声强是在传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能量，记为I， 单位为W/m2。
声功率是声源在单位时间内发射出的总能量，单位为瓦(W)。一 般声功率不能直接测量，而要根据测量的声压级来换算。
Ls=40+log2 S
5、什么是A声级？ (1) A计权网络是效仿倍频程等响曲线中的40方曲线而设计的，它 较好地模仿了人耳对低频段(500Hz以下)不敏感，而对于1000～ 5000Hz声敏感的特点，用A计权测量的声级来代表噪声的大小，叫 做A声级。 6、A、B、C三种不同计权网络在测试噪声中各有什么用途？ (1) A声级是单一数值，容易直接测量，并且是噪声的所有频率成 分的综合反映，与主观反映接近，故目前在噪声测量中得到广泛的 应用，并以它作为评价噪声的标准。 (2) B计权网络是效仿70方等响曲线，对低频有衰减； (3) C计权网络是效100方等响曲线，在整个可听频率范围内近于 平直的特点，它让所用频率的声音近于一样程度的通过，基本上不 衰减，因此C计权网络表示总声压级。
评价噪声的客观技术参数，常用声压级、声强级和声功率级表示
其强弱，用频2、什么是声波？评价噪声的主要的客观技术参数是什么？各代表 什么物理意义？
声波是在弹性介质中传播的疏密波即纵波，其压力随着疏密程度 变化。
声压是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值,单位为N/m2,即 帕(Pa)。
等效连续声级是噪声的强度、频率和作用时间的作用效 果的噪声量度，表示噪声对人的危害程度。
4、如何计算宽带噪声的总响度及其响度级？ 噪声总响度的计算以响度指数曲线为出发点。 先测出噪声的频带声压级，然后从响度指数曲线查出各频带的响 度指数，再按下式计算总响度。
St Sm F( Si Sm )