声音检测

等效连续声级Leq(equivalent continuous sound level)
1 Leq = 10 lg T
在规定测量时间T内A声级的能量平均值,用LAeq,T表示, 简写为Leq,单位为dB.
∫
T
0
10 0 .1 L A dt
声暴露级LAE
对于单次或离散噪声事件的评价量. LAE=LAeq,T+10log(T/T0) T----测量经历时间 T0=1s
声级计原理
传声器
传声器也叫话筒,用来把被 测声信号变换成电信号.声级 计中使用的传声器要求它的频 率范围宽,频率响应平直,失 真小,动态范围大,尤其是稳 定性要好.目前常用的是电容 测试传声器,它由相互紧靠的 后极板和绷紧的金属膜片所组 成,后极板和膜片相互绝缘. 电容传声器的灵敏度有三种: 自由场灵敏度,声压场灵敏度 和扩散场灵敏度.
噪声监测仪基本原理 及噪声测量技术
杭州爱华仪器有限公司
主讲: 熊文波 高工
http://www.hzaihua.com Email:aihua@mail.hz.zj.cn 2005年11月14日
噪声及其危害
噪声的定义
在工业生产,建筑施工,交通运输和社会生活中所产生的干 扰周围生活环境的声音.
噪声强弱的衡量
等响度曲线
噪声的评价
声级和A声级
声级:就是用一定频率计权网络测量得到的声压级. 频率计权网络:为了使声学测量仪器的读数符合人的主观感觉, 而在各个频率上以不同的计权因子进行修正, 为此设置的一定的滤波网络. 常用的频率计权有A,C,D等几种.A计权网络是模拟人耳对40 方纯音的响度,用A频率计权网络测出的声级称为A声级.
环境监测中一般要求采用积分声级计或噪声统计分析仪,在确 定测点和评价指标时,应严格遵守相关标准的规定.测点要求距地 面1.2米以上,距反射物1米以上.测点处不要有强的电磁场和振动 . 4,测量前要对仪器进行校准 常用的声学校准器有声级校准器和活塞发生器.声级校准器 的频率为1000Hz,声压级94.0dB,校准时声级计放在A计权,校 准到93.8dB(1/2英寸传声器).活塞发生器的频率为250Hz,声压 级为124.0dB,校准时声级计放在C计权或线性档. 124.0dB C 5,测量前应设定好相关参数 测量前一定要设定好频率计权,时间计权,测量时间和采样间 隔.频率计权常用A,时间计权常用F,测量时间按标准要求设定, 如果标准没有明确规定,可以手动测量时间,测量过程中一直观察 等效声级,当该值没有明显变化时就可以停止测量.采样间隔尽量 设的小一些,较小的采样间隔可以有更多的样本可以采集,从而使 测量更接近真值. 6,测量时应尽量避开其它声源的干扰
声音的传播 声波可以通过空气,固体或液体进行传播.在传播过程中可能会 产生反射,绕射,折射和干涉.声音在空气中传播时,会因为空 气的吸收而产生衰减.当不考虑空气吸收时,点声源在自由场中 ,距离增加一倍时,声压级减小6dB;线声源在自由场中,距离 增加一倍时,声压级减小3dB;面声源在自由场中,距离增加一 倍时,声压级不变.
噪声评价数NR
主要用于室内活动场所稳态 环境噪声的评价.它是由一 簇噪声评价数曲线(即NR 曲线)所组成.NR值为评 价曲线的号数,即中心频率 为1000Hz的倍频带声压级的 数值.噪声评价曲线号数N 值比A声级低5dB左右.有 些标准中只规定了A声级限 值,在有场合可以将允许声 级降低5dB来得到NR值,由 此确定各频率噪声级的控制 值. 《社会生活噪声控制标准及测 量方法》标准中有用到.
噪声的强弱用声压表示,单位是 Pa(帕).声压的有效值 与声波的能量有关,用得最多,一般所论声压均指有效值. 由于声压的变化范围很大,同时考虑人耳对声音强弱的反应 呈对数特性,我们常用的是 声压级. Lp=20lg(p/p0) dB(分贝) p0 =2×10-5Pa(人耳刚能听到的声压) 加入了频率计权后测量到的声压级,称为声级. 衡量噪声的强弱还有声强,声功率 ,声强级,声功率级. 声场中某点上一个与指定方向垂直的单位面积上,在单位时间内 通过的平均声能,叫声强;声源在单位时间内辐射的总能量,称 之为声源的声功率.用对数表示声强和声功率时可以得到声强级 和声功率级.
量程控制器
由于噪声的动态范围很大,而仪器的动态范围有限,所以用 量程控制器将大信号衰减,小信号放大后再进行测量,可以扩大 仪器的测量范围.当仪器的参考量程的动态范围大时,量程控制 器的档位就可以少一些,对于用户来讲,仪器的动态范围越大, 使用越方便.
频率计权网络
把测量到的声压按要求进行频率计权,声级计上至少要有A 计权.A计权相对频率响应见下表:
P指策划,D指实施,C检查,A处置. 1,根据测量的目的选择合适的测量方法,有国家标准选用国家标准. GB/T14623-93城市区域环境噪声测量方法 GB/T12349-90工业企业厂界噪声测量方法 GB12524-90建筑施工场界噪声测量方法 GB12525-90铁路边界噪声限值及测量方法 GB9661-88机场周围飞机噪声测量方法 GB3222-94 声学 环境噪声测量方法 2,了解测量环境 测量环境指的是声学环境及自然环境.声学环境主要指测量现场各 反射面与声源的位置关系及声场的分布特性;自然环境主要指温度,湿 度,气压,风速,振动,电磁幅射等. 测量时要求无雨雪,风速小于5m/s,有风时要加风罩. 3,按照测量方法选择测量仪器,确定测点及评价指标.
n=1og2f2/f1
噪声及其危害
倍频程频率范围
中心频率(Hz) 31.5 63 125 250 500
频率范围(Hz) 22.5-45 45-90 90-180 180-354 354-707 --------------------------------------------------------------------------------------------------------中心频率 (Hz) Hz 1000 2000 4000 8000 16000 频率范围 (Hz) 707-1414 1414-2828 2828-5656 5656-11212 11212-22424
机场噪声的评价
有效感觉噪声级LEPN和计权有效连续感 觉噪声级LWECPN
LEPN=LAmax+10lg(0.5Td/T0)+13 计权有效连续感觉噪声级 LWECPN,即考虑了一段时间内 内通过一固定点的飞行引起的总噪声级,同时也考虑 了不同时间内飞行所造成的不同社会影响.以一昼夜 24h定为单位监测时间: LWECPN=LEPN+10*lg(N1+3N2+10N3)-39.4(dB)
噪声的评价
统计声级
统计声级LN表示某一声级,且大于此声级的出现概率为N%. 以声级为横座标,出现概率为纵座标可以画出 统计分布图, 如果用累积出现概率为纵座则可以画出 累积分布图.利用统计 声级我们可以了解噪声的起伏及分布情况.
L10——在测量时间内有10%时间的A声级超过此值,相当于噪声的平均峰值; L50——在测量时间内有50%时间的A声级超过此值,相当于噪声的平均中值; L90——在测量时间内有90%时间的A声级超过此值,相当于噪声的平均本底值.
噪声的评价
响度级和响度
人耳对声音的感觉不仅和声压有关也和频率有关,考虑到人 耳的生理特性,引入了响度级的概念. 等响曲线:典型听者认为听起来响度相同的纯音的声压级与频率 的关系曲线.如下图: 此曲线是1956年由Robinson和Dadson于自由场中精确测定并已为 ISO所采用.每条曲线的响度级用此曲线上1000Hz的声压级数值 来表示,单位为方.响度和响度级的关系是 N=20.1(Ln-40) (宋)
声级计的标准
声级计作为声学测量中最基本的也是使用最广泛的测量仪器,它的发展 非常快,国际电工委员会最早于1961年发表了国际标准IEC123《声级计》, 在这个标准中明确规定了声级计所用频率计权,时间计权及检波器特性.后 来又发表了IEC179和IEC179A标准,这两个标准规定了精密声级计和脉冲声 级计的要求,时间计权中增加了脉冲档.1979年又发表了IEC651《声级计》 代替了IEC123和IEC179.随着对噪声研究的深入,出现了积分声级计,它们 主要是用来测量等效连续声级,声暴露级,于是国际电工委员会于1985年又 制定了IEC804《积分平均声级计》.我国也先后发表了GB3785-83《声级计 的电,声性能及测试方法》和GB/T17181-1997《积分平均声级计》 随着科学技术的进步,特别是数字信号处理技术的发展,目前声级计的 设计原理,功能,性能也发生了很大的变化,世界各国出现了许多高性能的 声级计,同时人们对声学测量准确性的要求也在提高,老的国际标准已经不 能适应目前的发展需要.1997年国际电工委员会和国际法制计量组织协作, 共同起草了IEC61672-1《声级计-第1部分:技术要求》,并于2002年正式发 布.在此标准的前言中明确指出,IEC61672替代了IEC60651和IEC60804. IEC61672对声级计提出了新的要求,同时也调整了老标准中不合理的地方. 我国也积极响应这一变化,依据IEC61672修订并发布了JJG188-2002《声级 计》检定规程,同时, 等同于IEC61672的新国家标准也正在编写.
常用噪声测量仪器
声级计
声级计是按照国家和国际标准制造的具有 一定的时间计权和频率计权测量声压级的仪器. 它是声学测量中最基本最常用的仪器,适用于室 内噪声,环境保护,机器噪声,建筑噪声等各种 噪声测量. 按最新国际标准IEC61672-2002从精度上可分为 :1型 ±0.7dB;2型 ± 1.0dB; 按功能分:测量指数时间计权声级的常规声级 计,测量时间平均声级的积分平均声级计,测量 声暴露的积分声级计.还有噪声统计分析仪;个 人声暴露计;频谱分析仪. 声级计一般由传声器,前置放大器,量程控制器 ,频率计权网络,有效值检波器,指示器等部分 组成 .
பைடு நூலகம்
指示器
指示器有模拟表头,数字LCD,点阵LCD等,由于数字显示具 有读数方便,无示值误差等优点,使用较多.点阵LCD可以显示 汉字和图形,曲线,还可以模拟表头显示,所以近几年用的较多 .
其它接口
有些声级还具有串行口,可以将测量结果传输到计算机内或 用微型打印机打印出来.
噪声测量方法
噪声测量的一般方法(PDCA)
频率(Hz) 31.5 63
125
250 500 1000 2000 4000 8000 1.2 1.0 -1.1
衰减(dB) -39.4 -26.2 -16.1 -8.6 -3.2 0
有效值检波器
它是用来将有交流信号变为直流信号,有一定的时间计权特性 ,快档时间常数为0.125s,慢档时间常数为1s,脉冲档的上升时间常 数为35ms,下降时间常数为1.5s. 有效值检波器是声级计中最重要的部件,其性能的好坏决定 了仪器的性能.目前常用的有对数有效值检波器和数字有效值检 波器.由于数字有效值检波器具动态范围大,稳定性好等优点, 国外进行口仪器已普遍采用,对数有效值检波器逐渐被淘汰.国 内也有部分厂家研发出了拥有自主知识产权的数字检波器,完全 可以替代进口.
传声器
传声器根据灵敏度可分为自由 场型(声场型),声压型,扩散场 型.声级计中常用的是1/2英寸自 由场型,它在1kHz时有0.2dB的自 由场增量,所以用1kHz,94.0dB的 声级校准器校准时,应调到93.8dB.
前置放大器
前置放大器的作用是进行阻抗变换,一般与传声器旋在一起 ,可与主机之间拆开,以便加入延伸电缆.
噪声及其危害
噪声的频谱
要对噪声有全面的了解还要了解它的频率特性. 白噪声:指频谱连续而均匀的噪声. 粉红噪声:用正比于频率的频带宽度测量时,频谱连续并且均匀 的噪声. 频程:两个声音的频率比的以2为底的对数称为频程. n为倍频程数.当n=1时称为倍频程,当n=1/3时称为1/3 倍频程. 倍频程滤波器:通带宽度为一个倍频程的带通滤波器. IEC61260严格规定了分数倍频程滤波器的中心频率,频带宽度等 .GB3241也等效采用了这些技术要求.
声暴露E(sound exposure)
人暴露于噪声环境的剂量,用噪声的A计权声压值平方的时 间积分来评价,这就是 声暴露.声暴露是一个线性量,可直接相 加.暴露的剂量也可用对数的形式来表示,就有了 声暴露级.
统计分布图与累积分布图
右边上图为 AWA6218B型噪 声统计分析仪显 示的统计分布图 ,该图反应了噪 声的分布情况. 右边下图为累积 分布图,从该图 可以查出任意累 计百分声级.