第四章 噪测试与监测1.ppt

第四章 噪声测试与监测 第一节 测 量 仪 器 一、仪器的选用 二﹑常用仪器 二﹑常用仪器 （一）传声器 （二）声级计 （三）滤波器 （四）频谱分析仪 (一)传声器 传声器也叫话筒,是一种可把声能转换为电能的换能器。作为测量仪器，它是把声音信号换成电信号的传感器。 传声器有晶体式、动圈式、电容式和驻极体式等几种。 电容式传声器的灵敏度高（一般为10~50mV/Pa），在很宽的范围内（从20~20000Hz）频率响应平直，输出稳定，可在-50~+150℃的温度条件下工作。由于电容式传声器的性能良好，因此，声级计上使用的一般都是这种传声器。 电容式传声器主要由金属膜片和紧靠着它的背极等组成。膜片是一片受拉力拉紧的金属膜片，其厚度在0.0025~0.05㎜之间，膜片背后是背极，绝缘体的空腔壁绝缘膜片与背极之间有空气薄层，因此构成了一个空气介质电容器。 电容式传声器工作时，在膜片、背极（串联一个高阻值的电阻R）上加以直流电压e0（一般在200~300V之间），使其充电极化。当膜片受到声压作用时，膜片就会改变位置，它与背极之间的距离就会发生变化，电容也随之变化，在电阻R上就会产生一个交变的输出电压ey。背极上有许多阻尼孔，当膜片运动时，气流通过这些小孔产生阻尼效应，可以抑制膜片的共振幅，使内外大气压力平衡。 传声器的频率响应有声压型和声场型两种，具有平直的声压响应的传声器称为声压型传声器；具有平直的自由场响应的传声器称为声场型传声器。传声器在声场中会产生反射和绕射现象，干扰原来的声场，使声压有所增加。为了补偿高频率声波反射所产生的声压增加对传声器输出的影响，对声场型传声器在膜片结构设计上作了一些处理，使之具有最适中的阻尼，从而在所需要的频率范围内有平直的响应特性。在要求精度较高的测量中，使用声压型传声器，得到的是一个比较近于传声器不在场时的声压读数。在噪声测量中，声压计使用的是声场型电容传声器。为了不使测量结果产生较大的误差，一般不使用声压级电容传声器。 由于电容式传声器的输出阻抗很高，因此使用时必须将前置放大器和传声器连接，使输出阻抗转换为低阻抗。 （二）声级计 声级计按精度分为精密声级计和普通声级计两种。普通声级计的测量误差约为±3dB，精密声级计约为±1dB。声级计按用途可分为两类：一类用于测量稳态噪声，如精密声级计和普通声级计；一类则用于测量不稳态噪声和脉冲噪声，如积分式声级计（噪声剂量计）、脉冲声级计。 声级计一般是由电容式传声器、前置放大器、衰减器、放大器、频率计权网络以及有效指示表头等组成。 声级计是噪声测量中最基本的仪器，它的工作原理是，由传声器将声音转换成电信号，由前置放大器变换阻抗，使电容式传声器与衰减器匹配，放大器将输出信号加到计权网络，对信号进行频率计权（或外接倍频程、1/3倍频程滤波器），然后再经衰减器及放大器将信号放大到一定的幅值，送到有效值检波器（或外接电平记录仪），在指示表头上给出噪声声级的数值。 衰减器使声级计具有较宽的量程范围，每档衰减10dB。 声级计中的频率计权网络有A、B、C三种标准计权网络。它们是从等响曲线出发，对不同的频率的声音信号进行不同程度的衰减，使得仪器的读数能近似地符合人耳对声音的响应。计权网络的频率特性见图3-3和表3-2。 A网络是模拟人耳对40方纯音的响应，它的曲线形状与40dB的等响曲线相反，从而使电信号的中、低频段有较大的衰减。B网络是模拟人耳对70方纯音的响应，它使电信号的低频段有一定的衰减。C网络是模拟人耳对100方纯音的响应，在整个声频范围内有近乎平直的响应，它让所有频率的电信号几乎一样程度地通过，因此，C网络代表了声频范围内的总声级。 经过频率计权网络测得的声压级称为声级，根据所使用的计权网络不同，分别称为A声级、B声级和C声级。 在噪声测量中，经常使用A声级来评价噪声，但一般的声级计中都同时具有A、B、C三种计权网络，那么B、C声级在噪声测量中有什么用呢？一般来说，C声级可用于总声压级的测量，它是客观测量声功率级所需要的。在没有携带滤波器时，可以用A、B、C声级近似地估计所测噪声源的频谱特性，常用的方法是用A、C声级的差值LPC-LPA估计噪声源的频谱性质和特点。 目前，测量噪声用的声级计，表头响应按灵敏度可分为四种： （1）“慢”，表头时间常数为1000ms，一般 用于测量稳态噪声，测得的数值为有效值。 （2）“快”，表头时间常数为125ms，一般用于测量波动较大的不稳态噪声和交通噪声等。快档接近人耳对声音的反应。 （3）“脉冲或脉冲保持”，表针上升时间为35ms，用于测量持续时间较长的脉冲噪声，如冲床，锻锤等，测得的数值为最大有效值。 （4）“峰值保持”，表针上升时间小于20ms，用于测量持续时间很短的脉冲声，如枪、炮和爆炸声，测得的数值是峰