第四章噪声测试和监测【课时安排】4.1测量仪器2学时4.2声强及声功率的测定1学时4.3环境噪声监测方法30分钟4.4工业企业噪声测量20分钟第一节测量仪器【教学内容】1声级计1）声级计的分类2）声级计组成及工作原理。2频谱分析仪和滤波器3磁带记录仪4实时分析仪【教学重点】声级计的分类组成及传声器的传声原理。【教学难点】滤波器的滤波原理【教学目标】掌握声级计的分类组成及传声器的传声原理。理解滤波器的滤波原理了解磁带记录仪和实时分析仪的有缺点，及发展概况。声级计声级计是根据国际标准和国家标准按照一定的频率计权和时间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。1）声级计的分类按精度来分：根据最新国际标准IEC61672T：2002和国家计量检定规程JJG188-2002,声级计分为1级和2级两种。在参考条件下，1级声级计的准确度0.7dB。2级声级计的准确度ldB。（不考虑测量不确定度）按功能来分：分为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（以前称为噪声暴露计）。另外有的具有噪声统计分析功能的称为噪声统计分析仪，具有采集功能的称为噪声采集器（记录式声级计），具有频谱分析功能的称为频谱分析仪。按大小来分：台式、便携式、袖珍式。按指示方式：模拟指示（电表、声级灯）、数字指示、屏幕指示。2）声级计组成及工作原理。传声器：一种将声压转换成电压的声电还能器。类型：电容传声器，驻极体电容传声器前置放大器：由于电容传声器电容量很小，内阻很高，而后级衰减器和放大器阻抗不可能很高，因此中间需要加前置放大器进行阻抗变换。衰减器：将大的信号衰减，提高测量范围。计权放大器：将微弱信号放大，按要求进行频率计权（频率滤波）。有效值检波器：将交流信号检波整流成直流信号，直流信号大小与交流信号有效值成比例。检波器要有一定的时间计权特性。过我指示欠量程指示图4.1声级计工作原理方框图声级计的主要附件：防风罩主要是为防止室外测量时风对噪声测量结果的影响，可降低噪声10-12dBo鼻形锥：用于在稳定的高速气流中测定噪声。延长电缆：当测量精度要求较高或在某些特殊情况下，或测试仪器与测试人员相距较远，可用一种屏蔽电缆连接电容传声器。二频谱分析仪和滤波器噪声是由许多频率成分组成的，为了了解这些频率成分，需要进行频谱分析，通常采用倍频程滤波器或1/3倍频程滤波器。这是两种恒百分比带宽的带通滤波器，倍频程滤波器的带宽是10096,1/3倍频程滤波器是23%o为了统一起见，IEC61260T995国际标准及GB/T3241-1998国家标准对滤波器的中心频率、带宽及衰减特性等作了规定。三磁带记录仪由于现场测试或受供电条件的限制，不可能携带复杂的测试分析系统，磁带记录具有仪携带简便，直流供电等优点，同时能将现场的信号连续不断的记录在磁带上，带回实验室重放分析。对磁带记录仪的要求：畸变小，抖动少，动态范围大，20-20000Hz有平直的频率响应。为了能在回放时确定所录信号声压级的绝对值，必须在测量前后对系统进行校准，在磁带上录入一段标准信号作为基准值。四实时分析仪声级计：通过开关切换逐次接入不同的滤波器来对信号分析。特点：只适宜分析稳态信号，需较长的分析时间。实时分析仪：能快速（实时）分析连续或瞬时噪声信号的设备。发展阶段：20世纪60年代研制的采用多档模拟滤波器并联的方法来实现实时分析。20世纪70年代初窄带实时分析仪又兼有模拟和数字两种特征。70年代中期出现了全数字化的实时分析仪。第二节声强及声功率的测定【教学内容】1声强测量原理2声源声功率测定方法1）混响室法2）消声室法3）现场测量法【教学重点】混响室、消声室的概念及相应的测定方法原理、计算公式。【教学难点】声强测量原理【教学目标】掌握混响室、消声室的概念及相应的测定方法原理、计算公式。了解声强测量原理1、声强测量原理声场中某一点上，在单位时间内，在与指定方向(或声波传播方向)垂直的单位面积上通过的平均声能量，称为声强。在没有流动的介质中，声强向量i等于瞬时声压P(t)和同一点上相应的质点速度U(t)的时间平均乘积：7=MP(Mrm1 W式中p(t)、Uo(t)表示传播方向r上某一点的瞬时声压和瞬时空气质点速度。声场中某点的质点速度的测量可以通过两只适当安放的传声器组成的探头来进行,两只传声器测出的声压分别为p(t)和P2(t)。当两传声器距离远小于声波波长时，Pa)=2声波传播方向上，质点速度与声压梯度的积分成正比，即式中Po一空气密度。因为*，、，所以可以用有限差值来近似声压梯度，于是质点速度为：/（，）=产了：5Pqjr测量点的声强可表示为：1；_PW）+P2（P2阴-P】/2poJr二声功率的测定声源声功率：声源在单位时间内发出的总能量，它与测点离声源的距离无关。测定方法：混响室法、消声室法、现场法。1） 混响室法：混响室一间体积较大，墙的隔声和地面隔振都很好的特殊实验室,它的壁面坚实光滑，壁面的反射系数大于0.98,那么室内离声源r点的声压级为：其中RJ声源的指向性因数，R：房间常数。2）消声室法消声室：与混响室正好相反，内壁装有吸声材料，能吸收98%以上的入射声能，这样的试验室称为消声室。如果消声室地面不铺设吸声材料，而是坚实的反射面，那么称为半消声室。测量时设想有一包围声源的包络面，将声源完全封闭其中，将包络面分为n个面元，每个面元的面积为ASi,测定每个面元上的声压级Lpi贝（JK=IOlg（1+竺与R其中包络面总面积S0=Si;Z=I平均声压级：Z；=101g-!-XIOoil-/=13）现场测量法：直接测量法：与消声室法一样，只是在现场测量中存在混响声，因此对测量结果加上必要的修正，具体如下：Zw=Z.+IOigSo-K,其中3：平均声压级，s0：包络面总面积。修正值K=Iolg（1+攀）K值越大，测量结果的精度越差，为减小k值，可适当缩小包络面的面积，或将测点移进声源，或在房间放置一些吸声材料，增加吸声量。比较法Lw=Lws+（LPLPS）其中LWs:标准声源的声功率级Lpz待测声源现场测量的平均声压级Lps:标准声源现场代替测量的平均声压级第三节环境噪声监测方法【教学内容】1城市环境噪声监测方法：网格测量法、定点测量法2城市交通干线噪声平均值的测量方法3工业企业厂界噪声测量方法4车间内噪声测量5机器噪声的现场测量6企业厂界噪声【教学重点】城市环境噪声监测方法：网格测量法、定点测量法车间内噪声测量【教学难点】机器噪声的现场测量【教学目标】掌握网格测量法、定点测量法熟悉城市交通干线噪声平均值的测量方法及车间内噪声测量方法的相关要点了解机器噪声的现场测量和企业厂界噪声的方法及注意事项。一城市环境噪声监测方法方法：网格测量法（噪声普查）定点测量法（常规检测）1网格测量法：将要普查的城市某一区域或整个城市划分成多个等大的正方格,总数应多于IOO个，测点布在每个网格的中心，分别在昼间和夜间测量。在规定的测量时间内，每次每个测点测量IOmin的Leq。将全部网格中心测得的IOminLeq进行算术平均，此平均值代表某一区域或全市的噪声水平。如所测量的区域仅执行某一类区域环境噪声标准，那么该平均值可按该区域的适用标准进行评价。将测量得到的Leq按5dB一槽分级（60-65、65-70、70-75）,用不同颜色或阴影线表示每一文件Leq,绘制在复盖某一区域或城市的网格上，表示区域或全市的噪声污染分布情况。2定点测量法在标准规定的城市建成区中，优化选取一个或多个有代表性的测点，进行长期定点噪声监测，进行24h测量，测量每小时的Leq及Ld和Lno某一区域或城市昼间（或夜间）的环境噪声平均水平由下式计算:L=LS式中Li为第i个测点测得的昼间（或夜间）的Leq,Si为第i个测点所代表的区域面积，S为整个区域或城市的总面积。按各类区域对应标准，评估测量区域的噪声水平。将每小时测得的Leq按时间排列，得到24h声级变化图形，表示某一区域或城市环境噪声的时间分布规律。二城市交通干线噪声平均值的测量方法（GB/T3222-94）在城市规划部门划定的城市主、次交通干线，每个自然路段布一个测点，测点距任一路口的距离应大于50m,长度不足IOom的路段，测点设于路段中间。测点位于人行道上距路面（含慢车道）20Cln处。每个测点（路段）测量20分钟的等效声级，以及累积百分声级L5、L50、L95,同时记录车流量（辆/小时）。测得的Leq及L5表示该路段道路交通噪声评价值。由各路段测得的交通噪声级Leq、L5,按路段长度加权算术平均方法，计算全市的道路交通干线噪声平均值，计算公式如下：式中：L为全市交通干线噪声平均值；Li为第i条路段测得的等效声级；Leq或累积百分声级L5,dB0Ii为第i条路段的长度；n为干线路段总数。由中科院声学所负责起草的GB/T3222-94声学环境噪声测量方法中提出加测累计百分声级L5、L95,并做为被测噪声声级分布特征分析。而L5和Leq一起作为交通噪声评价值。三、工业企业厂界噪声测量方法（GB/T12349-90）测量仪器和测量气象条件同上。测量时间应选在被测企事业单位正常工作时间内进行，分为昼间和夜间两部分。用“快”响应，采样时间间隔不大于1s。稳态噪声测量Inlin的Leq,周期性噪声测量一个周期的Leq,当声级分布明显分段时，可按不同声级段简化测量，并按不同时段权重计算等效声级。非周期非稳态噪声测量整个工作时间的等效声级。测点位置：选在法定厂界外1m、高L2m以上噪声敏感处，如有围墙，测点应高于围墙。若厂界与居民住宅相连,测点应选在居室中央，室内限值比室外低IodB（A）o若要了解厂界噪声扰民情况，应在工厂周围有敏感建筑物的厂界布点。采用等间隔布点方法，每两点间的声级差不超过3dB,或采用等声级布点方法，声级间隔可选择3dB或5dB。若建立区域环境噪声源档案，可选择厂界噪声级最高处设一个测点。若要全面了解一个企业的厂界噪声分布，应采用等间隔或等声级方法在整个厂界布点。第四节工业企业噪声测量一车间内噪声测量1）车间内各处A声级波动小于3dB,则只需在车间内选择1-3个测点。2）车间内各处声波动大于3dB,分成若干区域，区域之间3dB,区域内3dB,每个区域取13个测点。二机器噪声的现场测量三企业厂界噪声D气象条件：无雨无雪，风力为5.5ms以下。2）测量时间：企业正常工作时间内进行，分为昼夜两部分。3)采样方式：用声级计采样时，仪器动态特性为“慢”响应，采样时间间隔为5s,用环境噪声自动监测仪采样时,仪器动态特性为“快”响应，采样时间间隔为1s。4)测点位置：测点应选在法定厂界外1米，高度1.2上的噪声敏感外，如厂界有围绕，测点应高于围墙.若厂界与居民住宅相连，厂界噪声无法测量时，测点应选在居室中央，室内限值应比相应标准值低IOdB(A)0