第9章振动与噪声
机械振动与噪声学
中国版本图书馆 CIP 数据核字（２００４）第 ０８８８１９ 号
责任编辑 ： 段博原 贾瑞娜／责任校对 ： 鲁 素 责任印制 ： 钱玉芬／封面设计 ： 陈 敬
本书是在部分作者和课程组的任课教师总结教学经验的成果 ， 改进原教材的 部分内容和讲述方式的基础上完成的 。 书中振动部分坚持了紧凑的振动微分方程 唱自由振动唱受迫振动唱应用结构体系 ， 在某些章的第 １ 节简述相关力学与数学基础 知识的特色时 ， 增加了振动控制的基本概念 ； 噪声部分首先强调了机械噪声控制 的声学基础 ， 然后介绍了机械噪声的测量 、 评价与控制 。 总体上 ， 全书突出了振 动与噪声基本概念的阐述 ， 注重对学生分析解决问题能力的培养 ， 精简了练习 题 ， 以引导学生进行创新的思维 。
蒋伟康教授在百忙之中为本书审稿 ， 在此表示真诚的谢意 。 本书由上海交通大学赵玫 （第 １ ～ ３ 章） 、 周海亭 （第 ４ ～ ６ 章） 、 朱蓓丽和陈 光冶 （第 ７ ～ ９ 章） 编著 。 全书由赵玫统稿 。 由于编者水平有限 ， 书中错误之处在所难免 ， 敬请读者批评指正 。
编 者
２００４ 年 ５ 月
· iv · 机械振动与噪声学
３畅２ 单自由度系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ４９ ３畅２畅１ 无阻尼系统的振动特性 … … … … … … … … … … … … … … … … ４９ ３畅２畅２ 具有黏性阻尼系统的振动特性 … … … … … … … … … … … … … ５２ ３畅２畅３ 带摩擦 （库仑） 阻尼的系统 … … … … … … … … … … … … … … ５６ ３畅３ 二自由度系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ５９ ３畅３畅１ 无阻尼系统振动微分方程组的解 … … … … … … … … … … … … ６０ ３畅３畅２ 无阻尼系统振动特性 … … … … … … … … … … … … … … … … … ６２ ３畅３畅３ 坐标的耦合和主坐标 … … … … … … … … … … … … … … … … … ６６ ３畅３畅４ 特殊系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ６９ ３畅３畅５ 有阻尼系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ７３ ３畅４ 多自由度系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ７６ ３畅４畅１ 无阻尼系统振动微分方程组的解 … … … … … … … … … … … … ７６ ３畅４畅２ 无阻尼系统振动特性 … … … … … … … … … … … … … … … … … ７９ ３畅４畅３ 基频估算 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ８０ 习题 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ８３ 第 4 章 线性离散系统的受迫振动 … … … … … … … … … … … … … … … … … … ８６ ４畅１ 数学基础 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ８６ ４畅１畅１ 二阶非齐次常系数线性微分方程的解 … … … … … … … … … … ８６ ４畅１畅２ 二阶非齐次常系数线性微分方程组的解 … … … … … … … … … ８８ ４畅１畅３ 拉普拉斯变换 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ８９ ４畅２ 单自由度系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ９２ ４畅２畅１ 简谐激励的响应 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ９２ ４畅２畅２ 实际系统的阻尼 … … … … … … … … … … … … … … … … … … １０１ ４畅２畅３ 周期激励的响应 … … … … … … … … … … … … … … … … … … １０４ ４畅２畅４ 瞬态激励的响应 … … … … … … … … … … … … … … … … … … １０７ ４畅２畅５ 拉普拉斯变换法 … … … … … … … … … … … … … … … … … … １１２ ４畅３ 二自由度系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … １１４ ４畅３畅１ 无阻尼系统对简谐激励的响应 … … … … … … … … … … … … １１５ ４畅３畅２ 无阻尼系统振动特性 … … … … … … … … … … … … … … … … １１６ ４畅４ 多自由度系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … １１７ ４畅４畅１ 无阻尼系统对简谐激励的响应 （直接法） … … … … … … … １１７ ４畅４畅２ 阻尼系统对简谐激励的响应 （模态法） … … … … … … … … １１９ 习题 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … １２１ 第 5 章 线性离散系统振动理论的应用 … … … … … … … … … … … … … … … … １２４ ５畅１ 单自由度系统阻尼比和固有频率的确定 … … … … … … … … … … … １２４
第9章噪声污染与防治措施
(1) n个相同噪声级合成的总噪声级
L＝10lg（ 10 0.1L1＋10 0.1L2＋… ＋10 0.1Ln ） ＝10lg（n 10 0.1L1 ）＝L1＋10lgn
当n＝2时， L＝L1＋10lg2＝ L1＋3 即表示两个相同的声压级相加，能量增加一倍，
例1 室内洗衣机工作时，测得噪声声压p＝ 0.02Pa；电冰箱单独开动时声压级是54dB，试计 算两者同时开动时的合成声压级。
解：洗衣机单独工作时声压级为：
L1＝20lg0.02/（2×10－5）＝20×3＝60dB 电冰箱声压级L2＝54dB L1- L2＝6dB，所以△L＝1dB
则两者同时工作时L＝60＋1＝61dB
噪声冲击指数（NII）
针对城市区域环境噪声评价中，不仅要考
虑噪声对个人的影响，还要对评价区域中
的人口数加以计权，这样就对不同区域的
噪声影响的比较提供了依据。
NII
WiPi Pi
其中：Pi---噪声影响范围内的人口数；
Wi---干扰因子，有昼夜等效声级Ldn决定。
三、噪声标准
噪声标准主要分为声环境质量标准、环境噪声排放标准以 及技术方法标准三类。
(二) 环境噪声评价量
A声级（LA） 噪音主要是人对声音的主观听觉感受，人
耳对声音的感受不仅与声压级有关，也与频 率有关。声压级相同，高频声音比低频声音 响。因此，在声学测量仪器中，设置“A计权 网络”，使接收到声音中低频部分衰减，而高 频部分不衰减甚至放大，从而使测得的噪声 值较接近人耳的感觉。这样测得值单位称为A 声级。
声的三要素：声源、介质、接收器 产生机理：机械噪声、空气动力性噪声、电磁性噪声 噪声来源：工厂噪声、交通噪声、施工噪声、社会生
噪声与振动控制北大核心
噪声与振动控制＿北大核心期刊噪声与振动控制基础信息：ﻭ《噪声与振动控制》（NoiseandＶｉbrａtｉｏnＣontrｏｌ)由声学学会主办，大学承办，编辑部设在大学徐汇校区内。
本刊物是科技人员、工程师和大专院校师生，交流学习噪声与振动控制应用研究的理论、技术、方法、经验和知识的公共平台.主要内容有噪声与振动控制理论；噪声振动治理的技术理论、方法、经验、设计技术以及工程实例;基础理论讲座；噪声振动测试技术；国内外噪声振动控制原器件、、新材料、新产品以及工厂介绍等。
读者对象：研究生、大专院校师生、单位从事噪声振动控制科技人员。
曾用刊名：振动与噪声控制。
噪声与振动控制办刊宗旨：ﻭﻭ《噪声与振动控制》办刊宗旨:刊登原创学术,跟踪学科领域的最新方向及其动态;交流科研成果及噪声与振动控制工作经验;和普及相关标准和规范，促进我国噪声与振动控制技术的，强调学术、突出应用、兼顾理论与工程、提高与普及结合。
ﻭﻭﻭ噪声与振动控制期刊荣誉：ﻭﻭ本刊系:中文核心期刊、科技统计源期刊、科学引文数据库来源期刊、物理学文献数据库来源期刊、学术期刊综合评价数据库来源期刊、学术期刊（光盘版）全文收录期刊、中文科技期刊数据库全文收录期刊、ＣEＰＳ中文电子期刊服务全文收录期刊、科协科技期刊数据库全文收录期刊、入网万方数据－数字化期刊群、报刊订阅指南信息库收录期刊。
ﻭﻭ噪声与振动控制栏目设置：ﻭﻭﻭ《噪声与振动控制》十大栏目：１。
综述、2。
振动理论与数值解法、3.运载工具振动与噪声、4．环境振动与环境声学、５。
建筑振动与建筑声学、6.信号处理与故障诊断、7.减振降噪设备和器材、8.标准规范与评价、9。
振动噪声测试技术、10.工程。
ﻭﻭ噪声与振动控制订阅方式:ﻭﻭISSN：1０06-1355，CN:31-1346/TB，地址:市华山路１954号大学机械与动力楼308室，邮编码：２0０030。
噪声与振动控制相关期刊振动与冲击信息与控制电光与控制控制计算机计算机测量与控制控制工程控制与决策ﻭ噪声与振动控制社1.文章标题：一般不超过2０个汉字，必要时加副标题，并译成英文.2。
噪声与振动控制技术
噪声与振动控制技术第二章污染物控制技术3 噪声与振动控制技术3.1 ............................................................................................................................... 绪论.. (2)3.1.1噪声的定义及分类.... (2)3.1.2 噪声的危害.................... (3)3.1.3噪声控制的基本途径.. (4)3.2 噪声的基本特征 (5)3.2.1噪声物理特征............................................... (5)3.2.2噪声的声学特征............................................... (7)3.2.3平面波、球面波和柱面波............................................... (8)3.3 吸声和室内声场 (10)3.3.1吸声系数和吸声量..................................................................... (10)3.3.2吸声原理..................................................................... (10)3.3.3吸声材料和结构..................................................................... (11)3.3.4室内声场和吸声降噪……………………………………………………………133.4 隔声与隔声结构 (14)3.4.1 隔 声 结构 ............................................... (14)3.4.2 隔 声 装m ...............................................3.6 隔振和阻尼 ............................................................18 3.6.1隔 振 ............................................... (18)3.6.2阻 尼 ............................................... (20)3.7 城市区域环境噪声控制 .................................................21 3.7.1 城 市 区 域 环 境 噪声 ........................................................ 21 类••… 3.5.1 消 声 器的163.5.2 阻性消器 ..…16 3.5.3 抗 性消器 .. (17)3.5.4 阻抗 复 合式消153.5 消声技术器 ..............................................1816 分 声 声 声133.7.2城市噪声控制............................................... (23)3.8 部分机电设备噪声控制243.1 绪论3.1.1 噪声的定义及分类3.1.1.1 噪声的定义人们一般把声音分成乐声和噪声。
噪声与振动测量技术手册
噪声与振动测量技术手册
噪声与振动测量技术手册是一本专门介绍噪声和振动测量技术的综合性手册。
该手册涵盖了噪声和振动的基本概念、测量仪器、测量方法、数据分析等方面的内容，旨在为工程技术人员、科研人员和相关专业学生提供全面的噪声和振动测量技术知识和实用指南。
该手册首先介绍了噪声和振动的基本概念，包括声音和振动的物理特性、噪声的危害和分类等方面的内容。
接着，手册详细介绍了测量仪器，包括声级计、频谱分析仪、振动计等常用仪器的原理、使用方法和维护保养等方面的知识。
此外，手册还提供了各种测量方法，包括噪声测量方法和振动测量方法。
这些方法包括基本测量方法、标准测量方法和精密测量方法等，适用于不同的应用场景和测量需求。
手册还对测量数据的分析和处理进行了详细介绍，包括数据的采集、处理、分析和评估等方面的内容。
此外，手册还针对不同行业和领域的应用需求，提供了具体的噪声和振动测量解决方案和技术案例。
这些案例包括机械制造、交通运输、建筑环保、医疗保健等领域，为相关行业的技术人员提供了实用的参考和指导。
总的来说，噪声与振动测量技术手册是一本全面介绍噪声和振动测量技术的综合性手册，具有很高的实用价值和参考价值。
无论您是工程技术人员、科研人员还是相关专业学生，都可以从中获得有用的知识和指导。
震动测试第9章 包络分析
包络谱分析•什么是“包络”谱图?•如何区别对待?•轴承缺陷模拟放大器•“冲击能”是这样产生的?•冲击能如何影响FFT ?•包络谱能提供什么信息?•轴承缺陷之外“冲击源" ?•警语什么是“包络谱”图?Y-轴单位:振幅X-轴单位:频率(cpm or Hz)“包络”谱图的术语不是对信号处理过程的确切描述，但仍是我们为了简化时所用的术语。
包络谱和传统的频谱在外观上(振幅和频率)并没有区别-只是表示不同的信息包络谱图对正弦运动不敏感–而不象FFT图能用位移，速度和加速度参数确定简单正弦运动产生的复杂信号。
包络谱对与冲击力相关的事件敏感。
量化冲击频率和强度对振动分析是非常有帮助的。
尽管有些机器会产生冲击能量(如往复设备), 但大多数机器不会。
冲击力是破坏性的，通常表明会发生故障。
最典型的包络谱图应用是检测轴承缺陷。
包络谱图的处理过程?什么是包络信号，如何得到?（1）测量的振幅单位是加速度但信号的处理区别于传统的加速度信号。
（2）振幅单位由厂商自己定–每一个都有自己的名字，或是单位的首写字母。
例如:CSI (Emerson) 使用峰值；Entek(Rockwell Automation)使用gSE(脉冲能–缩略为IRD)；SKF 使用HFD (高频域) 和ESP (包络信号处理–缩略为DI)（3）使用滤波器处理信号，强调可能发生的每一种冲击力。
滤波器有两个等级：包络滤波器–这种类型的滤波器设置包络的频率，包括了高频(Fmax)和低频(Fmin)。
发生的任一振动超出此范围都会被过滤掉。
高通滤波器–这种类型的滤波器取消了高频Fmax限制，但仍有Fmin限制，过滤低于它的振动频率。
每一个厂商设置自己的信号处理和滤波器。
因此, 尽管它们都提供类似的信息, 但在振幅范围内是不能直接相比的。
（4）信号处理集中在短时冲击信号上(时域信号的脉冲)，在这种情况下FFT处理往往“失效”(更准确的说是“更难发现”) 因为它适合处理平稳信号。
第十章 噪声与振动
第十章 噪声与振动第一节 声学基础声音（包括噪声）的形成，必须具备三个要素，首先要有产生振动的物体，即声源，其次要有能够传播声波的媒介，最后还要有声的接受器，如人耳、传声器等。
一、声音的基本性质声音（sound ）是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波，处于一定频率范围内（20～20000Hz ）的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。
当人们用手拨动琴弦，弦即振动并同时发出声音，这里琴弦的振动是产生声音的根源。
通常我们把振动发声的物体，称为声源（sound source ）。
声源不一定都是固体，液体和气体的振动也会产生声音，如海上的浪涛声和火车的汽笛声。
如果将一个发声物体置于一个真空的罩子内，声音则传不出来，因此声音的产生除了要有振动的物体外，还必须要有传播声音的媒介物质，它可以是空气、水等流体也可以是钢铁、玻璃等固体。
物体振动是产生声音的根源，但并不是物体产生震动后一定会使人们得到声音的感觉。
因为人耳能感觉到的声音频率范围只是在20～20000Hz 之间，这个频率范围的声音称可听声，频率低于20Hz 的声音称为次声（infrasound ），频率高于20000Hz 的声音称为超声（ultrasound ）。
次声和超声对于人耳来说都是感觉不到的。
描述声音高低的物理量是频率，描述声音强弱的物理量有：声压、声强、声功率以及各自相应的级，描述声音大小的主观评价量是响度、响度级。
1． 1． 声压与声压级声源的振动以声波的形式在介质中传播，传播所涉及的区域称为声场（sound field ）。
当声波在空气中传播时，声场中某一点的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置处空气的密度时疏时密，引起平衡位置处空气的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。
我们将该点空气压强相对于静压强的差值定义为该点的声压（sound pressure ）。
在连续介质中，声场中任一点的运动状态和压强变化均可用声压表示。
噪声与振动控制-华中科技大学研究生院
1.杜功焕等，声学基础，南京大学出版社，2001年
2.振动噪声相关领域的学术论文。
注：每门课程都须填写此表。本表不够可加页
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术专长
黄其柏
教授
机械
50
振动噪声及其控制
课程教学目标：
通过该课程的学习，一方面使学生掌握振动噪声控制的基本理论与方法，学会运用所学知识解决工程实际中的振动噪声问题，另一方面，培养学生分析问题、解决问题及开展创新性研究工作的能力。
教学大纲（章节目录）：
第一章噪声与振动控制概论
§5.1单层均匀介质的隔声
§5.2双层均匀介质的隔声
§5.3非单一隔声结构的设计原理
§5.4隔1振源及其控制
§5.2隔振技术
§5.3减振与吸振
§5.4振动的主动控制
§5.5振动的利用
教材：
1.黄其柏，工程噪声控制学，华中科技大学出版社，2001年。
2.师汉民，机械振动系统，华中科技大学出版社，2004年。
§1.1噪声振动的基本知识
§1.2噪声的危害
§1.3噪声振动控制的一般方法
第二章声学基础
§2.1振动与声
§2.2声学波动方程
§2.3平面声波的基本性质
§2.4声波的能量、声强和声功率
§2.5声波的传播
§2.6声级及其运算
§2.7声波的衰减
第三章振动噪声测试与分析
§3.1振声测试传感器
§3.2振动噪声测试系统
§3.3模态参数识别
§3.4物理参数识别与修改
§3.5振动噪声源的相干分析法
§3.6噪声源的声强诊断
第四章阻尼减振降噪
§4.1阻尼减振降噪原理
初中物理专题声学
初中物理专题声学篇一：初中物理声学部分第一章声现象内容提要声音的产生与传播一：声音的产生1 声是由物体的振动产生的2 振动可以发声注意：1 一切发声的物体都在振动2 声音是由物体的振动产生的3 发生物体的振动停止，发生也停止4 一切正在发声的物体都在振动，固体，液体，气体都可以因振动而产生声音。
5 “振动停止，发生也停止”不同于“振动停止，发生也消失”。
振动停止，只是不再发声，但是原来所发出的声音还会存在并继续向外传播。
二：声音的传播1 声的传播需要介质2 声以波的形式传播，这种波叫声波3能够传播声音的物质叫做介质4声音的介质有：固体，气体，液体5真空不能传声注意：声音以波的形式向外传播。
因为物体的振动，物体两侧的空气就形成了疏密相间的波动向远处传播，这就是声波三：声速和回声声传播的快慢用声速描述，它的大小等于声在每秒内传播的距离。
声速的大小跟介质的种类有关，还跟介质的温度有关。
要点：1 声音在单位时间内传播的距离叫做声速2 声速与介质的种类有关。
一般在固体中传播最快，其次是液体，在气体中传播最慢3 声速与节制的温度有关。
一般在气体中，温度越高，声速越快4 声音在传播过程中，碰到障碍物后被反射回来，人们能够与原生区分开，这样反射回来的声波就是回声。
注意：声音在15℃的空气中的传播速度是340m/s拓展：1分辨原声与回声的条件：①回升到达人耳的时间比原声晚0.1s以上；②声源距离障碍物至少有17m远 2回声的作用：①加强原声；②回声定位；③回声测距3回声测距离：2s=vt我们怎样听到声音一：怎样听到声音在声音传递给大脑的整个过程中，任何部分发生障碍，人都会失去听觉。
但是如果只是传导障碍，而又能够想办法通过其它途径将震动传递给听觉神经，人也能够感知声音1 人耳的构造：外耳（耳廓，外耳道）中耳（鼓膜，听小骨）内耳（半规管，前庭，耳蜗）2 听到声音的途径：物体振动→介质→鼓膜或头骨→听觉神经→产生听觉3如果传导声音的鼓膜和听小骨发生损伤，就会使听力下降，叫做传导性耳聋，但还可以通过其它途径将振动传给听觉神经，人可以继续听到声音；如果耳蜗，听觉中枢或与听觉有关的神经受到损害，听力会降低，甚至是丧失，叫做神经性耳聋，一般不可治愈。
车辆行驶振动
实际路面的低频长波通常有较大的振幅， 而高频短波具有较小的振幅。
2009-2
由实测路面数据到频域表示的分析过程 山东理工大学 交通与车辆工程学院 8
三、测量数据处理及路面不平度表示 大量测量结果证明，路面功率谱密度函数具有负指数特性，不同等级路面 的指数也大体相同，所以标准(GB 7031－86和ISO/DIS 8608)中规定路面功 率谱密度的拟合表达式为
建立行驶振动力学模型时，采用与时间圆频率ω有关的谱密度 S h ( )
1 2 Sh ( ) lim F [h(t )] T0 T 0
式中，T0为在路面长度为X的路段的行驶时间。
S h ( ) 与 Sh () 之间的关系为
1 Sh () Sh () u
2009-2
山东理工大学 交通与车辆工程学院
2009-2 山东理工大学 交通与车辆工程学院 15
4. 车轮法向力冲击系数 最大车轮法向力的大小不仅对道路应力有重要影响，而且对车轮和 轮毂轴承的应力和使用寿命也有重要影响。定义车轮法向力冲击系数为
nF Fz max / Fzs 1 Fd max / Fzs
当取
Fd max
为3 F 时，则上式可表示为
图 路面不平度的分类
2009-2
山东理工大学 交通与车辆工程学院
3
按照国际道路不平度试验(即International Road Roughness Experiment，简称IRRE)的定义，路面不平度是指道路表面对于理想平 面的偏离，它具有影响车辆动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的 数值特征。路面不平度可采用以下几种方式进行测量： 路面不平度可采用以下几种方式进行测量： （1）传统测量技术 一种使用水准仪和标杆的路面不平度的测量方法，
振动与噪声测试技术
(1-4)
这里Ir是在半径等于r的半球面上的平均声强。 声波振动的快慢用频率f来表示，单位是Hz（赫） ，它表示物体在1秒内振动的次数。频率的倒数为振 动周期T，单位是s（秒） 。人类只能听到20Hz~20000Hz的声音，低于20Hz的声音为次声，高于20000Hz 的声音为超声。 声波的幅值随时间的变化图称为声波的波形。如果波形是正弦波，则称为纯音，纯音的声波可以用 下述函数描述： p=Psin（ωt+θ） 式中：P-幅值；ω-角频率，ω=2πf，f-频率；θ-初始相位。 如1000Hz声音就是指频率为1000Hz的纯音。如果波形是不规则的，或随机的，则称为噪声。如果噪 声的幅值对时间的分布满足正态（高斯）分布曲线，则称为“无规噪声”。如果在某个频率范围内单位频 带宽度噪声成分的强度与频率无关，也就是具有均匀而连续的频谱，则此噪声称为“白噪声”。如果每单 位频带宽度噪声的强度以每升高一倍频程下降3dB而变化，则此噪声称为“粉红噪声”，粉红噪声是在等比 带宽内能量分布相等的连续谱噪声。 在通常情况下，我们往往把那些不希望听见的声音称为噪声，如环境噪声、交通噪声等。钢琴声是 乐声，但对于正在学习或睡觉的人就成了扰人的噪声。 按照声源的不同，噪声可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声。机械噪声主要是由于固 体振动而产生的，在机械运转中，由于机械撞击、磨擦、交变的机械应力以及运转中因动力不平均等原 因，使机械的金属板、齿轮、轴承等发生振动，从而辐射机械噪声，如机床、织布机、球磨机等产生的 噪声。当气体与气体、气体与其它物体（固体或液体）之间做高速相对运动时，由于粘滞作用引起了气 体扰动，就产生空气动力性噪声，如各类风机进排气噪声、喷气式飞机的轰声、内燃机排气、储气罐排 气所产生的噪声，爆炸引起周围空气急速膨胀亦是一种空气动力性噪声。电磁性噪声是由于磁场脉动、 磁致伸缩引起电磁部件振动而发生的噪声，如变压器产生的噪声。 按照噪声的时间变化特性，可分为四种情况：噪声的强度随时间变化不显著，称为稳定噪声（见图 1.1a） ，如电机、织布机的噪声。噪声的强度随时间有规律地起伏，周期性地时大时小的出现，称为周期 性变化噪声 （见图1.1b） ， 如蒸汽机车的噪声。 噪声随时间起伏变化无一定的规律， 称为无规噪声 （图1.1c） ， 如街道交通噪声。如果噪声突然爆发又很快消失，持续时 间不超过1s，并且两个连续爆发声之间间隔大于1s，则称 为脉冲声（图1.1d） ，如冲床噪声、枪炮噪声等。 城市环境噪声在噪声研究中占有很重要的地位，它主 要来源于交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和社会生活 噪声。由于城市中机动车辆的日益增多和超声速飞机的大 图 1.1 噪声的时间特性
[工学]《结构动力学》-第九章-随机振动数学描述
![[工学]《结构动力学》-第九章-随机振动数学描述](https://img.taocdn.com/s3/m/71b14a3de53a580217fcfe6c.png)
Rxy() 2 Rx(0)Ry(0)
或
Rxy()
Rx(0)＋Ry 2
(0)
h
25
(3)应用 (a)确定输油管裂纹的位置
设声音在管道中传播速度为V(裂纹K漏油时发出的声 音)，则有
l 1 v 1l 2 t v 2l t 2 l 1 v ( t 2 t 1 ) v m
由互相关函数Rx1x2(τ)找出τm即可，而传感器之间距离
h
2
**常见的几种随机激励：
3)火箭燃烧放热不均匀，如：火箭发动机，化工储液 罐，……
4)地震或地面突变，如：地震，火炮发射，采掘机抖 动，……
**随机振动的利与害 〔利用〕
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1)诊断与检验：心电图、脑电波分析，轴承、齿 轮和发动机的故障诊断
2)找振源、确定传递通道
3) ……
h
3
〔危害〕
对于确定性振动，只要使系统固有频率远离激励 频率，就可避免共振发生
①一个确定性振动，不论波形怎样复杂，也不是随 机振动
②随机振动≠复杂振动，如初相位随机变化的简 谐振动x=X0sin(ωt+φ)(φ在0～2π之间随机取 值)，波形十分简单，但仍属于随机振动
**常见的几种随机激励：
1)固体接触面凹凸不平，如：路面，滚珠轴承，齿轮 金属切削加工，…… 2)流体对固体表面的作用，如：船，堤坝，海洋平台， 高层建筑，……
R x ( t , y ) E [ x ( t ) y ( t )] R y ( t , x ) E [ y ( t ) x ( t )]
对平稳过程，有：
R x ( ) y x 1 y 2 p ( x 1 , y 2 ) d 1 d 2 x y R y ( ) x x 2 y 1 p ( x 2 , y 1 ) d 2 d 1 x
通风与空调工程第二版 习题答案第9-11章
第九章 空调风系统1. 答：空调风系统风道设计计算的目的是，在保证要求的风量分配前提下，合理确定风管布置和截面尺寸，并计算系统的阻力，使系统的初投资和运行费用综合最优。
2. 答：由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力或沿程阻力，克服摩擦阻力而引起的能量损失称为沿程压力损失，简称沿程损失。
空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力，克服局部阻力而引起的能量损失，称为局部压力损失，简称局部损失。
3. 【解】方法一：利用附录9-1，在横坐标上找到L ＝10000 m 3/h 的点，画平行于纵坐标的直线和风道直径800 mm 的斜线相交，从交点水平向左，在K ＝0.15 mm 纵坐标上查到：R m ＝0.45 Pa/m ，从交点处也可得出风速v ＝6 m/s ，动压头P d ＝21 Pa 。
方法二：利用附录9-2查得R m ＝0.43 Pa/m ，也可得出风速v ＝6 m/s ，动压头P d ＝21.60 Pa 。
4. 【解】方法一：风管内空气流速54.05.0360036003600=⨯⨯==F L v m/s 流速当量直径44.04.05.04.05.022=+⨯⨯=+=b a ab D v m 根据v = 5 m/s ，D v = 0.44 m ，K = 3 mm 查附录9-1得R m ＝1.2 Pa/m 。
温度修正系数923.0)50273293()27320273(825.0825.0t =+=++=t ε 所以，14.12.1923.0m t m =⨯=='R R ε Pa/m方法二：流量当量直径49.04.05.04.05.0265.1265.151335133L =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=b a b a D m根据L ＝3600 m 3/h ，D L = 0.49 m ，K = 3 mm 查附录9-1得R m ＝1.2 Pa/m 。
环境监测-第四章-噪声和振动-试题
第四章噪声和振动第一节环境和厂界噪声分类号：N1一、填空题1、测量噪声时，要求气象条件为：、、风力。
答案：无雨无雪小于5.5m/s（或小于四级）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；此外振幅和频率杂乱、断续或统计上无规律的声振动，。
答案：噪声也称为噪声3、在测量时间，声级起伏不大于3dB(A)的噪声视为噪声，否则称为噪声。
答案：稳态非稳态4、噪声污染源主要有：工业噪声污染源、交通噪声污染源、噪声污染源和噪声污染源。
答案：建筑施工社会生活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型声级计为声级计；Ⅲ型声级计为声级计。
答案：普通简易6、A、B、C计权曲线接近、70方和100方等响曲线的反曲线。
答案：40方7、声级计在测量前后应进行校准，灵敏度相差不得大于 dBA，否则测量无效。
答案：0.58、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％，否则视为该网格无效。
有效网格总数应多于个。
答案：50 1009、建筑施工场界噪声限值的不同施工阶段分别为：、打桩、和。
答案：土石方结构装修二、选择题1、声压级的常用公式为：LP= 。
（）A、LP=10 lgP/P0B、LP=20 ln P/P0C、LP=20 lgP/P0答案：C2、环境敏感点的噪声监测点应设在。
（）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处答案：B3、如一声压级为70dB，另一声压级为50dB，则总声压级为 dB。
（）A、70B、73C、90D、120答案：A4、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、75B、66C、69D、650答案：A5、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。
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9.1.1 振动位移传感器
常用振动位移传感器有电容式、电涡流式及电感式 电容式传感器：灵敏度高、频率范围宽、非接触式测 量、受环境温度影响；测量范围0.001～0.1mm。 电涡流式位移传感器： 灵敏度高、频率范围宽、非接触式测量、线性范围大、 抗干扰能力强、不受油污等介质影响； 测量范围从±0.5mm 到±10mm不等； 测量频率范围0~5 kHz 电感式传感器：输出功率大、性能稳定、精度高、 易受温度与磁场影响；测量范围10~20mm。
电液式激振器
9.4 噪声测量基础
噪声定义： 实际应用——不需要的声音。 噪声测量目的： 衡量设备或产品的质量 分析噪声产生的原因 基本术语： 声场、自由声场、扩散声场 消声室：吸声本领特别强、室 内声音主要是直达声而反射声极小 的房间。提供自由声场。 半消声室：半自由声场 混响室：吸声本领尽量低，室 内声音经过多次反射形成声能分布 均匀的房间。提供扩散声场。
9.1.2 振动速度传感器
振动速度传感器为磁电式速度计，分为绝 对速度传感器与相对速度传感器两类。
绝对式速度计的固有频率 应该尽可能低,但不能太 低。一般为10～15Hz，其 可用频率范围一般为15～ 1000Hz
磁电式绝对速度计
阻 尼 杯 的 作 用？
如果将壳体固定在一试件 上，通过压缩弹簧片，使顶 杆以力顶住另一试件，则线 圈在磁场中运动速度就是两 试件的相对速度，此时的速 度计就成为相对速度计。
9.4.1 噪声测量的主要物理参数
声压P及声压级LP
声压P：声波作用于物体上的压力，其单位是帕（Pa） 听阈声压：人耳可听到的最弱声压，210－5 Pa 痛阈声压：人耳感觉疼痛的声压，20Pa 声压级LP ——单位是分贝（dB） 为什么 用对数 定义为：
表示？
p Lp 20lg p0
作用:测振仪是测量振动加速度、速度或位移信号的 峰值、平均值及有效值的仪器。 测振仪配有积分微分电路进行被测量的转换，其输出 通过面板表头，因而可以直接读出位移、速度、加速 度等振动量的峰值、峰-峰值、平均值或均方根值 。 类型:在工程中常采用各种台式、袖珍式、数字式和 单通道、多通道等各种规格测振仪。
相对法 (背靠背比较校准法) 将待校准的传感器和经过国家计量 等部门严格校准过的传感器(参考传器 背靠背地（或并排地）安装在振动台 上承受相同的振动。将两个传感器的 输出进行比较，就可以计算出在该频 率点待校准传感器的灵敏度； Sa＝Sr Va / Vr 其中, Sr是参考传感器的灵敏度;
9.2 常用振动测量仪器 9.2.1测振仪
振动测量分为两类： 在线测量：对机械运行状态进行检测； 实验室测量：了解机械动态特性。 动态特性测量的原因： 在现场或在正常工作状况下测得的振动信号有时很难全面反映出被 测系统的动态特性，因此需要人为地给系统施加一定的振动激励。 动态特性测量方法： 激励系统 测量激励和响应 分析两信号关系 系统的动态特性
9.2.2 前置放大器
压电式加速度计后面常用电压放大器和电荷放大器。 振动测量中常用电荷放大器。
9.2.3 频谱分析仪
工程中的振动问题十分复杂， 经常遇到多种频率叠加的振 动波。 频谱分析仪是专门对信号频 率分布作分析处理的仪器。
频率分析仪类型: 模拟式、数字式
信号的时域与频域描述
9.3 动态特性测量系统
压 电 晶 体
质量块
a)中央压缩型
b)环状剪切型
c)三角剪切型
优点:尺寸小、重量轻、坚固性好，测量频率范围一般可达1Hz～ 22KHz；测量加速度范围为0～2000g，温度范围为－150～ ＋260℃,输出电平为5~72mv/g . 缺点: 低频性能差、阻抗高、测量噪声大 。
9.1.3 振动加速度传感器结构
磁电式相对速度计
9.1.3 振动加速度传感器
加速度传感器有：应变式、压阻式、压电式。
应变式加速度计
2－阻尼液；3－悬臂梁；4－应变片；5－质量块
压阻式加速度计
1－引线电极；2－扩散的电阻；3－质量块
优点：低频响应好；可测量直流信号 （匀加速度）；液体阻尼可消除高频 受激振动的影响。 缺点：固有频率大大低于压电式。
9.4.1 噪声测量的主要物理参数
声功率W及声功率级LW 声功率：声源在单位时间内发射出的总能量，单 位为瓦。 0dB是 定义：
w I ds
s
否表示 无声音？
声功率级： w 定义： Lw 10lg
w0
式中，W0表示基准声功率，取为10－12 W
声功率级是反映声源发射总能量的物理量，且 与测量位置无关，因此它是声源特性的重要指 标之一 。
式中：P表示测量声压，P0表示基准声压（其值为听阈声压）。
则：人耳可听声范围是0～120dB。
9.4.1 噪声测量的主要物理参数
声强I及声强级LI
声强I：单位时间内垂直于声波传播方向上 单位面积内所通过的能量，单位是W／m2 声强级LI
定义：
I LI 10 lg I0
I表示测量声强，I0表示基准声强，取为10－12 W／m2
加速度计的安装
(a) 将加速度计直接用螺栓安装在 振动表面上; (b) 将加速度计与振动面通过绝缘 螺栓或者云母片绝缘相连; (c) 用腊膜粘附; (d) 手持探棒与振动表面接触; (e) 通过磁铁与具有铁磁性质的振 动表面磁性相连; (f~g) 用粘结剂连结 . 其中: (a)可测量强振动和高频率 振动，是安装加速度计理想的方 法; (e)是常用的方法，方便可靠， 但只能测量加速度较小的振动. 为什么？
9.1 振动测量传感器
振动测量标准： 我国共有19项有关振动与冲击的国家标准，涉及到有关术语、测量仪器、测 量方法等。 振动测量的目的： 测量振级 寻找振源 研究结构的动态特性 研究各种减振理论与方法等。 振动强度测量指位移、速度和加速度的测量： 研究加工精度——测量位移 研究振动功率——测量速度 研究振动引起的声辐射——测量速度 研究机械损伤——测量加速度。 具体测量项目： 由于位移、速度、加速度这三个物理量之间存在着固定的导数关系，原则上 讲，对其中任何一个物理量都可以通过数学方法获得其它物理量。 振动传感器： 位移传感器、速度传感器、加速度传感器
9.3.1 脉冲激励
脉冲锤
锤头垫材料刚度越高，激励的脉宽就越窄，频带也就越宽，能 量分布在较宽的频域上。 锤体质量与力的大小有关。 优点:脉冲激励的激励力只需要一个脉冲锤，激励系统简单，使用 方便 缺点:激励能量相对较小，激励力信噪比低，对于大型结构动态特 性的测量有一定的局限性
L p 20 lg
p p0
（2）若在半球方向上传播，相当于开阔地面或半消声室，则：
Lw L p 20lg R 8(dB)
球面半径要求足够大，通常约大于整个被测物尺度的2倍。
声功率级的 计算
（3）在混响声场中测量 (a)用传声器在房间中几个位置上测量声级，取平均值； (b) 被测声源声功率如下：
优点：体积微型化，外形可小于1mm； 频率响应范围宽（0～1.5MHz）；灵敏 度大于应变式加速度计数倍乃至数十倍； 测量精度一般在0.1%~0.05%之
• • 目前采用的加速度传感器大多数为压电式加速度计 压电式加速度计有压缩型、剪切型、弯曲型以及它们的组合。各型的主 要差别是压电晶体承受应力的形式不相同。
第九章振动与噪声测量
振动与噪声测量的主要测量内容： 强度——位移、速度、加速度、声压、声功率 特征——频谱特性、相位特性
声压、声功率 哪个与测量位 置无关？
对于振动,测 量位移、速度、 加速度各有什 么用途？
第九章振动与噪声测量
9.1 振动测量传感器 9.2 常用振动测量仪器 9.3 动态特性测量系统 9.4 噪声测量基础 9.5 噪声测量仪器 9.6 声功率与声强测量技术
正弦激 励与随 机激励 可否用 同一种 激振器？
9.3.2稳态正弦激励与随机激励
激振器：电动式、电磁式和电液式。 最常用的是电动式。 使用时注意： （1）最好使顶杆通过一只力传感器去激 励试件，以便精确测量出激振力大小； （2）电动激振器主要用来对试件作绝对 激振，因而在激振时最好让激振器壳 体在空间中基本保持静止，使激振器 的能量尽量用于试件上。 即： （a）高频激励时：激振器用软弹簧或橡 皮绳悬挂起来，应有足够的悬挂长度, 并可加上必要的配重 ，使悬挂系统固 有频率低于激振频率1/3以下。对于水 平激励，为了产生一定的预加载荷， 需要斜挂一定角度； （b）低频激振时：将激振器刚性地安装 在地面或刚性很好的架子上，让安装 的固有频率比激振频率高3倍以上。
Lwtot
n Lwi /10 10lg10 i 1
工程实践中，为简便起见，常利用两个声压级之间的差值来求得 总声压级值 ：L=L1+△L 式中，L1为噪声源中较大的一个声压级， △L为附加增值，由下表查出：
常见压电加速度计
9.1.4 振动传感器的校准
校准原因： 压电材料老化使灵敏度变化 仪器维修后性能变化
绝对法：激光干涉仪绝对校准法
方法：将被校准的传感器 固定在校准振动台上，用激光 干涉测振仪直接测量振动台的 振幅，再和被校准传感器的输 出比较，以确定被校准传感器 的灵敏度。 优点：精度高 缺点: 设备复杂，操作和环境 要求高，只适合计量单位和测 振仪器制造厂使用。
电动式激振器
安装方法
9.3.2稳态正弦激励与随机激励
如果感兴趣的是两个设备之 间的相对振动，需要将激振 器安装于两个设备之间，此 时要求： （1）重量轻：以免影响原有系 统动特性； （2）激振力大。 由于电动式自重过大，常 采用电磁激振器。