第七章噪声监测已改.ppt

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噪声测量仪器的测量强度,主要是声场中的声压, 至于声强、声功率的直接测量较麻烦,故较少直接测 量;其次是测量噪声的特征,即声压的各种频率组成 成分。
一、声级计
声级计也称噪声计,它是用来测量噪声的声压计 和计权声级的最基本的测量仪器,适用于环境噪声和 各种机器(如风机、空压机、内燃机、电动机)噪声 的测量,也可用于建筑声学、电声学的测量。
* 第一节 * 第二节 * 第三节 * 第四节
有关概念 噪声测量仪器 噪声标准 噪声监测方法
一 声音与噪声
声音的本质是波动。受作用的空气发生振动,当震动频率在 20-20000Hz时,作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。声源 可以是固体、也可以是流体(液体和气体)的振动。声音的传媒 介质有空气、水和固体,它们分别称为空气声、水声和固体声等。 噪声监测主要讨论空气声。
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性; B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性; C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性; D计权声级是对噪声参量的模拟,专用于飞机噪声的测量。
常见环境噪声dB(A)
八、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的方法来评价噪声对 人的影响,即等效连续声级,符号Leq。它是用一 个在相同的时间内声能与之相等的连续稳定的A 声级来表示该时间段内不稳定噪声的大小。因此, 等效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 随时间变化的噪声的等效量。
(2)响度级(LN): 其概念是建立在两个声音的主观比较上,其单位 是“方”,符号为LN。就是选取1000HZ 的纯音作为 基准声音,任何其它频率的声音听起来与该纯音一样 响,则该声音的响度级就等于这个纯音的声压级 (dB)。
如果某噪声听起来与声压级为80dB,频率为 1000Hz的纯音一样响,则该噪声的响度级就是80方
(2)噪声级相减
噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声 问题,这就是噪声相减的问题。可以利用背 景噪声修正曲线值来计算。
[例1] 车间内有4个声压级分别为80、83、91、
84分贝的声源,利用公式法和图表法计算。
[例2] 某车床运转时,在相距1米处测得的声压
级为85分贝,该车床停车时,在同一点测 得的环境背景噪声为75分贝,求该车床单 独产生的声压级。
利用与基准声音比较的方法,可以得到人耳听觉 频率范围内一系列响度相等的声压级与频率的关系曲 线,即等响曲线。
(3)响度与响度极的关系
根据大量实验得到,响度级每改变10方,响度加 倍或减半。
例如,响度级30方时响度为0.5宋;响度级40方时 响度为1宋;响度级为50 方时响度为2宋,以此类推。 它们的关系可用下列数学式表示:
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 的过强声音。
二、声音的发生、频率、波长和声速
(
LN
40 )
N 2 10
LN 40 33 lg N
响度级的合成不能直接相加,而响度可以相加。
例如:两个不同频率而具有60方的声音,合成后的响 度级不是120(方)而是先将响度级换算成响度进行 合成,然后再换算成响度级。
七、计权声级
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 的声压级,而叫计权声压级或计权声级,简称声级。通用的有 A、B、C和D计权声级。
L50—测定时间内,50%的时间超过的噪声级,相当于噪 声的平均值。
L90—测定时间内,90%的时间超过的噪声级,相当于噪 声的背景值。
2、噪声污染级
许多非稳态噪声,其涨落所引起人的烦恼程度 比等能量的稳定噪声要大,而且与噪声暴露的变化 率和平均强度有关。因此,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。通常用这种噪声污染级评价航空或道路 的交通噪声。其符号为LNP
声音人耳刚能听到的最低声压。
五、噪声叠加和相减
(一)噪声的叠加
两个以上独立声源作用于某一点,产生噪声的叠加。
声能量是可以代数相加的,设两个声源的声功率分别为
W1和W2,那么总声功率W总 = W1+ W2。而两个声源在某点的 声强为I1 和I2 时,叠加后的总声强 I总 = I1 + I2 。但声压不能 直接相加。
频率:声源在一秒中内振动的次数,记作f。单位为Hz。
周期:声源振动一次所经历的时间,记作T,单位为s。 T=1/f。
波长:沿声波传播方向,振动一个周期所传播的距离, 或在波形上相位相同的相邻两点间距离,记为λ,单位为m。
声速:声波每秒在介质中传播的距离,记作c,单位为 m/s。声速与传播声音的介质和温度有关。在空气中,声速 (c)和温度(t)的关系可简写为:
三、声功率、声强和声压
(一) 声功率(W)
声功率是指单位时间内,声波通过垂直于传播 方向某指定面积的声能量。在噪声监测中,声功率 是指声源总声功率。单位为W。
(二) 声强(I)
声强是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向 单位面积的声能量。单位为 W / s2。
(3)声压(P)
声压是由于声波的存在而引起的压力增值。单位 为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化, 所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取均 方根值,叫有效声压,故实际上总是正值,对于球面 波和平面波,声压与声强的关系是:
六、响度和响度级 (1)响度(N)
噪声对人体的危害与影响,既包括客观的物理量 声波,又包括主观的感觉两个方面,而且与频率有 关。一般说来,两个声压级相同而频率不同的声音 听起来是不一样响的。
响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级的量。 它不仅取决于声音的强度(如声压级),还与它的 频率与波形有关。其单位是宋,符号N ,1 宋的定义 为声压级为40 dB ,频率为1000HZ,且来自听者正 前方的平面性波强度。
10lg
1 24
16 10Ld /10
8 10(Ln 10) /10
式中 Ld —白天(6:00~22:00)的等效声级; Ln —夜间(22:00~6:00)的等效噪声。
为了表明夜间噪声对人的干扰更大,故计算夜间 等效声级时应加上10 dB 的计权。
噪声测量技术的一个重要组成部分就是对测量仪 器的操作使用。了解噪声测量仪器的基本结构和工作 原理,掌握仪器的功能和适用场合,学会仪器的正确 使用方法 ,并能判别和排除仪器的常见故障,应是监 测人员所具备的最基本技能。
I= P2 / ρc
式中:ρ-空气密度,如以标准大气压与20℃的空 气密度和声速代入,得到ρ·c =408 国际单位值,也叫 瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。
四、分贝、声功率级、声强级和声压级
(一) 分贝 人们日常生活中遇到的声音,若以声压值表示,由于变化 范围非常大,可以达六个数量级以上,同时由于人体听觉对声 信号强弱刺激反应不是线性的,而是成对数比例关系。所以采 用分贝来表达声学量值。 所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10 为底的对数并乘以10(或20)。
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。例 如,震耳欲聋的机器声,呼啸而过的飞机声等。这些为人们生活 和工作所不需要的声音叫噪声,从物理现象判断,一切无规律的 或随机的声信号叫噪声;噪声的判断还与人们的主观感觉和心理 因素有关,即一切不希望存在的干扰声都叫噪声,例如,在某些 时候,某些情绪条件下音乐也可能是噪声。
c = 331.4+0.607t
常温下,声速约为345m/s。
频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是:
c = λf
当物体在空气中振动,使周围空气发生疏、密 交替变化并向外传递,且这种振动频率在2020000Hz之间,人耳可以感觉,称为可听声,简称 声音,噪声监测的就是这个范围内的声波。频率低 于20Hz的叫次声,高于20000Hz的叫超声,它们作 用到人的听觉器官时不引起声音的感觉,所以不能 听到。
(三) 声强级 : LI = 10lg(I/I0)
式中:LI —— 声压级(dB);I —— 声强(W/m2); I0 —— 基准声强,为10-12 W/m2。
(四) 声压级 : LP = 20lg(P/P0)
式中: LP—— 声压级(dB); P ——声压(Pa); P0—— 基准声压,为2×10-5Pa,该值是对1000HZ
LNP =Leq + K·σ 式中 K—常数,对交通和飞机噪声取值 2.56;
σ—测定过程中瞬时声级标准偏差。
3、昼夜等效声级
同样的噪声,晚上比白天更感到吵闹,也就是
说同样的噪声晚上干扰更大。为了在评价式中将这一 情况考虑进去,引出了昼夜等效声级的概念。以符号 Ldn 表示。其表达式为:
Ldn
如 LP1= LP2,即两个声源的声压级相等,则总声压 级:
LP = LP1+ 10lg2 ≈ LP1 + 3(dB)
也就是说,作用于某一点的两个声源声压级相等,
其合成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。
当声压级不相等时,按上式计算较麻烦。可以利
用书上图7-1查曲线值来计算。方法是:设LP1 > LP2 , 以 LP1 - LP2值按图查得ΔLP ,则总声压级 LP总 = LP1 + ΔL T
T 0
10
0.1LP
A
dt
式中:LPA—某时刻的瞬时声级;T—规定的测量时间。
如果数据符合正态分布,其累积分布在正态概率纸上为一
直线,则可用近似公式计算:
L
L d2 ,
Ae q.T
50 60
d L L
10
90
其中L10、L50、L90为累积百分声级,其定义是: L10—测定时间内,10%的时间超过的噪声级,相当于噪 声的平均峰值;
声级计:工作原理:
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。
普通声级计的测量误差约为±3 dB;精密声级计的误 差约为±1 dB。
二、其他噪声测量仪器:
(一)声级频谱仪
频谱仪是测量噪声频谱的仪器,它的基本组成大致与声级计 相似。但是频谱分析仪中,设置了完整的计权网络(滤波器)。 借助于滤波器的作用,可以将声频范围内的频率分成不同的频带 进行测量。
1、种类 :声级计整机灵敏度是指在标准条件下 测量1000Hz纯音所表现出的精度。
按其精度可分为四种类型,即O型声级计,是实验 用的标准声级计;
Ⅰ型声级计,相当于精密声级计;Ⅱ型声级计 和Ⅲ型声级计作为一般用途的普通声级计。
按其体积可分便携式声级计和袖珍式声级计。 按其用途可分为一般声级计、车辆声级计、脉 冲声级计、积分声级计和噪声剂量计等。 国产声级计有ND-2型精密声级计,PSJ-2普通 声级计。国际标准化组织(ISO)及国际电工委员 会(IEC)规定普通声级计的频率范围是20-8000Hz, 精密声级计的频率范围是20-12500Hz。
例如作倍频划分时,若将滤波器置于中心频率为 500 HZ, 通过频谱分析仪的则是 335-710 Hz 噪声的声压级,其他类推。 由于频谱分析仪能分别测量噪声中所包含的各种频带的声压级。 所以它是进行噪声频谱分析不可缺少的仪器。
由于 I1 =P12/ρc
I2 = P22/ρc
故 P总2 = P12 + P22
又 (P1/ P0)2= 10(Lp1/10)
(P2 / P0)2 = 10(Lp2/10)
故总声压级: LP =10 lg[(P12 + P22)/ P02]
=10 lg[10(Lp1/10)+10(Lp2/10)]
N = 10lg(A1/A0)
分贝符号为"dB",它是无量纲的。式中A0是基准量(或参 考量),A是被量度量。被量度量和基准量之比取对数,这对 数值称为被量度量的"级"。亦即用对数标度时,所得到的是比 值,它代表被量度量比基准量高出多少"级"。
(二) 声功率级: Lw =10lg(W/W0)
式中:Lw——声功率级(dB); W—— 声功率(W) W0—— 基准声功率,为10-12 W。
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