第三章噪声的测量

3.2 声源的频谱测量
3.2.1 快速傅立叶变换FFT 3.2.2 窗函数 3.2.3 滤波器 3.2.4 小波分析技术
3.2.1 快速傅立叶变换FFT
某噪声的强度是各频率声音的平均结果。
为了更好的了解噪声的特性，需要知道声压 级与频率之间的关系，即需要将通常的时间 域的数据转变为频率域中的数据。能够完成 这种转变的设备就是频率分析仪或称为频谱 分析仪。
3.3.2 声功率测量
声压法 声强法 振速法
精密法 工程法 简易法
1.混响室法 2.自由声场法（消声室法） 3.户外声场法（现场测量方法）
1.声压法
（1）自由声场法
无指向性声源辐射的声功率测量：
LW Lp 20 lg r 11
指向性声源辐射的声功率测量：
LP LI ,由于： LW LI 10 lg S, 还可以表示为：
关于信号的时间域和频率域的数学处理属于 傅立叶变换领域。
3.2.2 窗函数
窗函数是一种在给定区间之外取值均为0的实 函数。
任何函数与窗函数之积仍为窗函数，就像透 过窗口“看”其他函数一样。
目前常用的窗函数：汉宁窗、平顶窗、矩形 窗、力窗、指数窗。
H
(t)
1
2
(1
cos
2t
T
),0
t
T
0, t取其他值
n
LW Lp 10 lg S0，S0 Si i 1
Lp
10
lg
1 n
n
100.1Lpi
学 声压法测定噪声源声功率级 消声室和半消 声室精密法》GB/T6882-2008中规定：
a.固定的传声器位置 b.平行平面内同轴的圆形路径 c.子午线移动 d.螺旋线路径 e.其他传声器排列
环境噪声控制工程
环境科学与工程学院
Chapter 3 噪声源的测量
3.1 基本声学量——声压的测量 3.2 声源的频谱测量 3.3 声强及声功率测量 3.4 测量仪器
3.1基本声学量——声压的测量
描述声波特性最基本的物理量是声压，它是测量 声强、声功率等物理量的基础。
测量声压比测量质点振动速度和位移更简单和直 接。
声压测量是声学测量的基础，其测量的准确度关 系到整个测量任务的成败。
声波的接受是声学测量的基础和首要环节。 在空气介质中最常用的接受声波的传感器 称为传声器（microphone）。
传声器
传声器： 是一种将声压转换为电压的声 电换能器。 对传声器的要求： 测量频率范围内有平直的频率 响应； 动态范围大，无指向性； 本底噪声低； 稳定性好。
3.2.4 小波分析技术
小波分析也是时-频分析。
窗口傅立叶分析对不同的频率成分，在时间 域上的取样步长均相同，而小波分析则利用 小波的伸缩和时移特性，对不同的频率成分 在时间域上的取样步长是具有调节性的，高 频者小，低频者大。
小波分析由于傅立叶分析的一个显著特点是： 小波分析在时间域和频率域上同时具有良好 的局部化性质。
3.现场测量方法
直接测量方法 LW Lp 10 lg S0 K
K 10 lg(1 4S0 ) R
K 10 lg(1 S0T60 ) 0.04V
频率响应： 传声器的频率响应是输出电平与 频率之间的关系。一般来说，频率响应越好 的传声器，性能就越好。
灵敏度： 传声器膜片上感受到1Pa声压时， 其额定负载阻抗上产生的输出电压值。 灵敏 度一般与传声器输出阻抗的高低成正比。
输出阻抗： 是指传声器的输出负载阻抗的额 定值。一般分为高阻和低阻两类。
3.3 声强及声功率测量
3.3.1 声强测量 3.3.2 声功率测量
3.3.1 声强测量
作用： ➢ 用来鉴别声源和判定其方位； ➢ 画出声源附近的声能流动路线； ➢ 测定吸声材料的吸声系数和墙体的隔
声量； ➢ 求出声源的声功率。
3.3.1 声强测量
原理：声场中某点的声强，是指在该点所
研究的方向上，单位时间内通过与指定方
传声器的主要性能：
固有噪声： 在没有声波作用于传声器时，由 于传声器内部电路的热噪声或周围空气压力 起伏的影响，在传声器的输出端测出的噪声 电压。
最大输入声压级： 传声器不产生严重失真的 最大输入声压级。
指向特性： 声波不是正对传声器振膜的垂直 轴线方向传入，而是从周围各方向入射时， 传声器的灵敏度和频响特性。
3.2.3 滤波器
作用：让f1和f2之间的所有频 率通过，且不影响其幅值和 相位，而不让f1以下和f2以上 的任何频率通过。
频率分析仪通常分为两类， 一类是恒定带宽分析仪，一 类是恒定百分比带宽分析仪。
恒定百分比带宽分析仪的带 宽是中心频率的一个恒定百 分比值，带宽随中心频率的
增加而增大。f0 f1 • f2
1.声压法
（2）混响室法
S p2 WA 4 0c
Lw Lp 10lg(S) 6.1
考虑空气吸收对高频声的影响：
Lw Lp 10lg(S 4mV ) 6.1
2.声强法
不需要使用消声室或混响室等声学设施，在多 个声源辐射叠加的声场中能区分不同声源的辐 射功率，即可用于现场测量。
•定点式测量方法 扫描式测量方法
1.传声器
分类：
➢ 按换能方式分类：电动式、电容式和压电 式等。
➢ 按传声方式分类：有限传声器和无线传声 器两类。
➢ 按传声器的指向特性：无指向性、双指向 性和单指向性（心型和钳形指向性）
➢ 按声波接收原理：压强式、压差式、压强 与压差复合式和多声道干涉式。
电容传声器
驻极体式传声器
传声器的主要性能：
向垂直的单位面积的声能量的平均值。 I pu
Ir
1 T
T
0 p(t)ur (t)dt p(t) • ur (t)
原理：
常用方法： 使用两个性能相同的声
压传声器组成声强计的传感器，能容
易实现声强的测量。
p(t) ( pA pB ) / 2
I
pu
p r
(
pB
pA)
/
r
ur
pB pA
0r
I
1
20 • r
(
pA
pB )
( pB pA )dt
测量程序
原理：
测量程序
原理：
互功率谱方法：测声强的频谱密度
Ir ()
1
0r
ImRAB
3.3.1 声强测量
声强测量仪器：
小型声强仪 双通道快速傅里叶变换分析仪 数字滤波技术
声强测量仪器一般由三部分构成： 探头部分、信号处理部分和校准部分。