噪声,频谱图
机床噪声及其控制政策
机床噪声及控制对策3王叶萍(江苏省南通职业大学机械系,江苏南勇 226001)摘 要:从人2机2环境系统角度出发分析机床噪声的特点和危害,描述了机床噪声的频谱特点,从机械系统和切削加工工艺两方面提出了降低机床噪声的方法。
关键词:机床;噪声;控制中图分类号:T H161+.6 文献标识码:B 文章编号:1007-4414(2005)01-0016-02 控制机床噪声,保障操作人员的身体健康是当前机械企业的一个重要课题。
1 机床噪声来源及特点我国颁布的《金属切削机床通用技术条件》规定了机床噪声的允许标准。
对于高精度机床,噪声不大于75d B (A );对于精密机床和普通机床,噪声不大于85d B (A )。
上述仅表明机床本身的质量水平,它是机床的空运转噪声。
机床在实际使用中,除了机床空运转噪声外,还有很大的切削噪声。
尤其对那些已经磨损的旧机床,在切削载荷的激发下,噪声更为强烈。
图1为1台车床空运转和切削时的噪声频谱图。
由图1中看出,在低频段,空运转噪声与切削噪声强度相近,在3kHz 以上频段,切削噪声比空转噪声的声压级高10～20d B (A )。
切削过程形成的噪声是极其复杂的,一般它与切削的材料性质、切削用量和刀具有关,还与切削形式(连续、断续、崩裂)有关。
当机床、刀具、夹具或工件的刚度不够时,则系统受切削力的激发或外界的影响就要发生振动并辐射出强烈的噪声。
图1 车床的空转与切削噪声1.空转噪声2.切削噪声 切削噪声的一小部分直接在空气中传播,大部分是由刀具和工件分别传播,这是因为空气中的声阻抗远小于金属材料的,刀具和工件可传播不同的声波。
通过刀具或工件传播的固体声,在机床系统中相互影响,并在容易辐射的部分产生二次辐射噪声,还可以通过基础及墙体结构进一步传播噪声。
2 机床噪声的控制对策[1～4]机床噪声可分为空运转噪声和切削噪声2种。
空运转噪声是由机床结构本身激发,它与机床的结构形式、机械传动系统的布置、传动件的设计、公差配合的选用、工艺方法和安装质量等因素密切关系。
第三节噪声
adaptation)
Ultrasonic(超声波)：>20,000Hz
短时间接触强噪声，主观感觉耳鸣、听力下降、检查发现 医学专家经人体和动物实验证明，长期接触噪声可使体内肾上腺分泌增加，从而使血压上升，在平均70分贝的噪声中长期生活的人，
可使其心肌梗塞 发病率增加30％左右，特别是夜间噪音会使发病率更高。
声压级(dB)相家加时增值△L表 L1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 △L 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4
例：三个声源声压级为90，88，85dB L1-L2=2dB 查表△，L合 L合-L3=92.1dB-85dB=7.1dB,查表△L=0.8dB;
6个月以上，听力恢复极少。 注：TTS属于生理性、功能性改变，听觉器官无器质性变化。如不采取
◆听阈声压或听阈(threshold of hearing) 刚能引起正常青年人耳音响感觉的声压。 1000Hz纯音的听阈声压为20μpa或2×10-5 N/m2；
◆痛阈声压或痛阈(threshold of paining) 声压增大到正常人耳产生疼痛感觉时的声压。 1000Hz纯音的痛阈为20pa或20N/m2
第三节噪声
Noise (噪声)
（一）Sound(声音) ◇物体振动后，振动能在弹性介质中以波的形式向外转播，传
到人耳引起的音响感觉。 ◇Frequency(频率)：物体每秒振动的次数，单位：Hz
Infrasonnic Wave(次声波)：频率<20Hz Sound Wave(声波):人耳能够感受的声音频率在20-20,000Hz Ultrasonic(超声波)：>20,000Hz
0 0 0 -0.2 -1.9 -4.3 -11.1
电压噪声频谱密度
电压噪声频谱密度(v/sprt(Hz))2008-05-16 11:01运算放大器电路固有噪声的分析与测量第二部分：运算放大器噪声介绍作者：TI 高级应用工程师 Art Kay噪声的重要特性之一就是其频谱密度。
电压噪声频谱密度是指每平方根赫兹的有效(RMS) 噪声电压（通常单位为nV/rt-Hz）。
功率谱密度的单位为W/Hz。
在上一篇文章中，我们了解到电阻的热噪声可用方程式 2.1 计算得出。
该算式经过修改也可适用于频谱密度。
热噪声的重要特性之一就在于频谱密度图较平坦（也就是说所有频率的能量相同）。
因此，热噪声有时也称作宽带噪声。
运算放大器也存在宽带噪声。
宽带噪声即为频谱密度图较平坦的噪声。
方程式 2.1：频谱密度——经修改后的热噪声方程式图2.1：运算放大器噪声频谱密度除了宽带噪声之外，运算放大器常还有低频噪声区，该区的频谱密度图并不平坦。
这种噪声称作1/f噪声，或闪烁噪声，或低频噪声。
通常说来，1/f 噪声的功率谱以 1/f 的速率下降。
这就是说，电压谱会以1/f(1/2 ) 的速率下降。
不过实际上，1/f 函数的指数会略有偏差。
图2.1 显示了典型运算放大器在1/f 区及宽带区的频谱情况。
请注意，频谱密度图还显示了电流噪声情况（单位为fA/rt-Hz）。
我们还应注意到另一点重要的情况，即1/f 噪声还能用正态分布曲线表示，因此第一部分中介绍的数学原理仍然适用。
图2.2 显示了1/f 噪声的时域情况。
请注意，本图的 X 轴单位为秒，随时间发生较慢变化是1/f 噪声的典型特征。
图2.2：时域所对应的 1/f 噪声及统计学分析结果图2.3 描述了运算放大器噪声的标准模型，其包括两个不相关的电流噪声源与一个电压噪声源，连接于运算放大器的输入端。
我们可将电压噪声源视为随时间变化的输入偏移电压分量，而电流噪声源则可视为随时间变化的偏置电流分量。
图2.3：运算放大器的噪声模型运算放大器噪声分析方法运算放大器噪声分析方法是根据运放数据表上的数据计算出运放电路峰峰值输出噪声。
频谱分析仪相位噪声测量原理(图文)
频谱分析仪相位噪声测量原理(图文)论文导读：相位噪声是衡量信号源频稳质量的主要技术指标，专用的相位噪声测试系统设备量庞大，价格昂贵，用频谱分析仪测量相位噪声是一种简单直接的测量方法，而频谱分析仪作为通用的测量仪器，广泛应用于普通实验室和雷达、通信、电子设备的生产使用中。
针对某频谱仪开发的相位噪声测试选件不仅能为用户自动完成相位噪声测量功能，并提供多样化的测试报表，使相位噪声的测量变得简单、快捷。
关键词：频谱分析仪，相位噪声1引言相位噪声是衡量信号源频稳质量的主要技术指标，专用的相位噪声测试系统设备量庞大，价格昂贵，用频谱分析仪测量相位噪声是一种简单直接的测量方法，而频谱分析仪作为通用的测量仪器，广泛应用于普通实验室和雷达、通信、电子设备的生产使用中。
随着现代频谱分析仪性能（动态范围、分辨率、内部噪声）的不断提高，给直接频谱分析法创造了有利条件。
针对某频谱仪开发的相位噪声测试选件不仅能为用户自动完成相位噪声测量功能，并提供多样化的测试报表，使相位噪声的测量变得简单、快捷。
本文重点介绍了用频谱分析仪测量相位噪声的原理与相噪选件的实现。
2相位噪声的基本概念频率稳定度是信号源的重要指标，指在一定的时间间隔内，信号源输出频率的变化。
根据时间间隔的长短可分为长期稳定度和短期稳定度。
短期稳定度在时域表现为在波形零点处的抖动，可以用相对频率起伏（阿伦方差）来描述，在频域则用相位噪声来表征。
一个有幅度和频率起伏的正弦波可表示为：υ（t）= [V0 +a(t)]sin[2πf0t+φ（t）] （1）式中a（t）= 幅度噪声，φ（t）= 相位噪声通常信号源输出的信号都会有调幅噪声a(t) <<V0，它不直接造成频率起伏或相位起伏，不影响频率稳定度，在这里可以忽略不计。
信号的噪声边带主要由调相噪声引起，实际测量中常用单边带相位噪声（SSB）来表示短期频率稳定度，美国国家标准局把SSB相位噪声（L(ƒm)）定义为：偏离载波频率ƒm Hz，在1Hz带宽内一个相位调制边带的功率PSSB与总的信号功率Ps之比，即L(ƒm)= = （2）L(ƒm)是相位噪声最常用的表示形式，通常用相对于载波波段1Hz带宽的对数表示（dBc/Hz）。
信道中的噪声
信道中的噪声
目录
01
02
加性噪声
常见噪声
01. 加性噪声
（1）无线电噪声 它来源于各种用途的外台无线电发射机。这类噪声的频率范 围很宽广，从甚低频到特高频都可能有无线电干扰存在，并且干 扰的强度有时很大。不过，这类干扰有个特点，就是干扰频率是
固定的，因此可以预先设法防止或避开。特别是在加强了无线电
01. 加性噪声
（3）天电噪声
它来源于闪电、大气中的磁暴、太阳黑子以及宇宙射线（天 体辐射波）等。可以说整个宇宙空间都是产生这类噪声的根源。 因此它的存在是客观的。由于这类自然现象和发生的时间、季节、 地区等很有关系，因此受天电干扰的影响也是大小不同的。例如，
夏季比冬季严重，赤道比两极严重，在太阳黑子发生变动的年份
01. 加性噪声
1）单频噪声 它主要指无线电干扰。因为电台发射的频谱集中在比较窄的频
率范围内，因此可以近似地看作是单频性质的。另外，像电源交流
电，反馈系统自激振荡等也都属于单频干扰。它的特点是一种连续 波干扰，并且其频率是可以通过实测来确定的，因此在采取适当的 措施后就有可能防止。
01. 加性噪声
天电干扰更为加剧。这类干扰所占的频谱范围很宽，并且不像无 线电干扰那样频率是固定的，因此对它所产生的干扰影响很难防 止。
01. 加性噪声
（4）内部噪声 它来源于信道本身所包含的各种电子器件、转换器以及天线
或传输线等。例如，电阻及各种导体都会在分子热运动的影响下
产生热噪声，电子管或晶体管等电子器件会由于电子发射不均匀 等产生散弹噪声。这类干扰的特点是由无数个自由电子作不规则 运动所形成的，因此它的波形也是不规则变化的，在示波器上观 察就像一堆杂乱无章的茅草一样，通常称之为起伏噪声。由于在 数学上可以用随机过程来描述这类干扰，因此又可称为随机噪声， 或者简称为噪声。
噪声基础
1、对听觉器官的影响：在强烈噪声的持续作用下，听力减弱，听觉敏感 性下降10-15分贝，严重者可达30-50分贝，但初期在脱离噪声后，听觉可 恢复正常，这种现象称为听觉疲劳，如长期在噪声作用，则听觉不能完 全恢复，进而引起听觉器官形态学改变，即发生器质性病变，听力下降， 甚至职业性耳聋。 2、对神经系统的影响：噪声长期作用于神经系统，可引起头昏、头痛、 耳鸣，在脑力劳动时妨碍思想集中，工作能力下降，在超强噪声作用下， 人的脑电波发生变化，动物试验可见脑电波节律紊乱可出现慢波，前庭 神经和运动神经的时值也发生变化，这说明噪声对神经系统的影响特别 显著。噪声作用于神经系统后，对其它系统也发生影响，如消化系统的 作用，可引起食欲下降，严重者可至溃疡病等。 3、对心血管系统的影响：噪声作用于植物神经系统，引起血管收缩，血 容量迅速减少，噪声强度越大。血管收缩更强烈。间断性引起的血管收 缩较连续性噪声引起者时间长，此外，由于末梢血管痉挛收缩，心脏排 血量减少，舒张压增高，但噪声对血压的影响至今仍有异议。
2.2.2 声波的物理量度
1.声压和声压级：
p ( P P0 )
静态压强
2.2.2 声波的物理量度
1.声压和声压级：
p ( P P0 )
静态压强
1.声压和声压级
a.瞬时声压：某一瞬间的声压。 b.有效声压（pe）：在一定时间间隔中将 瞬时声压对时间求方均根值即得有效声 压。
1 T 2 pe 0 p (t )dt T
常见噪声的频谱图
5.频程和频谱：
b. 频程：两个声或其他信号的频率间的距离，是频
率的相对尺度。为方便起见，通常将宽广的音
频变化范围划分为若干个较小的频段，称为 频段或频程。
道路噪声的频谱图和相关资料
道路噪声的频谱图（1）大型汽车排气处噪声频谱图排气的流量30 m3/min，基础尺寸1200×500×400，排气口直径400 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）中型汽车排气处噪声频谱图排气的流量25 m3/min，基础尺寸800×400×300，排气口直径300 mm ，噪声的频谱特性如下表（3）小型汽车排气处噪声频谱图（轿车）排气的流量25 m3/min，基础尺寸800×400×300，排气口直径300 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（4）小型汽车排气处噪声频谱图（摩托车）排气的流量25 m3/min，基础尺寸800×400×300，排气口直径300 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（二）客车冷却系统（冷却风扇）冷却风扇的流量4000 m3/h，基础尺寸800×500×400，进气口直径350 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）中型汽车排气处噪声频谱图冷却风扇的流量42 m3/min，基础尺寸600×500×300，进气口直径300 mm ，噪声的频谱特性如下表（3）小型汽车排气处噪声频谱图（轿车）冷却风扇的流量25 m3/min，基础尺寸500×400×300，进气口直径250 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（4）小型汽车排气处噪声频谱图（摩托车）冷却风扇的流量20 m3/min，基础尺寸900×400×300，进气口直径300 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（三）发动机噪声（1）大型车发动机转速2500 r/min，功率180 KW，重量为250 kg，风流量5000 m3/h，风机基础尺寸2000×1500×1600 mm3，进气口直径350 mm ，重量为250 kg，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）中型车发动机转速2000 r/min，功率160 Kw，重量为200 kg，风流量4000 m3/h，基础尺寸1800×1200×1200 mm3，进气口直径250 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（3）小型车(轿车)发动机转速1600 r/min，功率120 kW，重量为120 kg，风流量2500 m3/h，基础尺寸1600×800×800 mm3，进气口直径200 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（4）摩托车发动机转速1200 r/min，功率80 kW，重量为80 kg，风流量2000 m3/h，基础尺寸800×500×400，进气口直径200 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（四）国际赛车场的噪声相关特性赛车场声压级约为125dB（1）排气管的流量35 m3/min，基础尺寸500×400×200，排气口直径200 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）冷却风扇的流量30 m3/min，基础尺寸600×400×300，进气口直径2500 mm ，噪声的频谱特性如下表（3）发动机转速2500 r/min，功率180 KW，重量为250 kg，风流量4800 m3/h，风机基础尺寸900×800×600 mm3，进气口直径350 mm ，重量为250 kg，噪声的倍频程频谱特性如下表赛车的相关频谱特性：。
噪声测量PPT课件
声强和声强级
2、声强级
声强级的定义为：
LI
10 lg
I I0
式中 I——声强；
I0——基准声强，I0=10-12W/m2。
在常温常压下，声特性阻抗变化不太大。当
取ρc=常数时，则
LI
10lg
I I0
10lg
p2 p02
20lg
p p0
Lp
注： 在应用中，可以测量声压级得到声强级。
2021/2/24
衰减选择旋钮一般分上下两层，下层控制输入 衰减器，上层控制输出衰减器，每一档的衰减 量为10dB。使用时，应尽量将上层输出衰减器 旋钮沿顺时针旋到底，使输出衰减最大。只有 当信号微弱时，下层输入衰减调至最小时表头 指针仍偏转很小，才可减小输出衰减量。
注：声级计测得的噪声级分贝数，等于衰减器旋钮指示值 与表头指示值之和。
快档用于测量随时间波动不大的噪声。当 指针摆动大于4dB时，则应换用慢档。
2021/2/24
频谱分析
频谱：以频率为横向坐标的谱线或曲线。 频段或频程：把声频范围分割成若干个较小
的频段，称之为频段或频程。
带宽：带通滤器的上限截止频率fh与下限截 止频率fL之差，称为频带宽度，简称带宽， 以△f表示。
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。
2021/2/24
有关噪声的声学知识
基本概念
乐声：较有规律 的振动所产生的周 期性的声波组合而 成的。 噪声（物理学定 义）：无规则、非 周期性的杂乱声波。 噪声（心理学定 义）：一切“不需 要的声音”。
2021/2/24
有关噪声的声学知识
LW
10 lg W W0
式中 W——对应的声功率，W； W0——基准声功率，W0=10-12W。