噪聲和振動的測量分析

一、基本測量儀器

1、聲級計

聲級計是噪聲測量中常用的基本聲學(xué)測量儀器。適用于室內(nèi)噪聲、環(huán)境噪聲、機器噪聲、建筑噪聲等各類噪聲的測量。

(1)聲級計的分類

按用途分類：

一類是用于測量穩(wěn)態(tài)噪聲(精密聲級計和一般聲級計);

另一類用于測量不穩(wěn)態(tài)噪聲和脈沖噪聲(積分聲級計和脈沖聲級計)。

按體積大小分類：

臺式聲級計、便攜式聲級計和袖珍聲級計。

按精度分四類：(依據(jù)國際電工委員會IEC615和國家標準GB3785)

四種類型聲級計的性能指標具有同樣的中心值，但容許誤差有所不同。

類 型精密級普通級

0ⅠⅡⅢ

誤 差(IEC)

(GB)

用 途實驗室標準儀器實驗室精密測量現(xiàn)場測量噪聲監(jiān)測、普查

(2)聲級計的結(jié)構(gòu)和原理

聲級計一般由傳聲器、放大器、衰減器、計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器及指示器組成，見下圖

①傳聲器:將聲信號(聲壓)轉(zhuǎn)化為電信號(電壓)的換能元件。有晶體傳聲器、電動式傳聲器和駐極體傳聲器等。電容式傳聲器具有動態(tài)范圍寬、頻率響應(yīng)平直、靈敏度變化小、長時間穩(wěn)定等優(yōu)點，多用于精密聲級計和標準聲級計中。

②放大器：將比較弱的電信號放大。聲級計上所使用的放大器，要求具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗，有合理的動態(tài)范圍、較小的線性失真和滿足需要的頻率范圍。包括輸入放大器和輸出放大器。

③衰減器：聲級計的量程范圍一般為25～130dB，檢波器和模擬式指示器沒有這么寬的量程范圍，通常使用衰減器將強信號做衰減，以避免放大器過載。衰減器分為輸入衰減器和輸出衰減器。為了提高信噪比，輸入衰減器位于輸入放大器之前，輸出衰減器接在輸入放大器和輸出放大器之間。為了提高信噪比，一般測量時應(yīng)將輸出衰減器調(diào)至最大衰減檔，在輸入放大器不過載的前提下，而將輸入衰減器調(diào)至最小衰減檔，使輸入信號與輸入放大器的電噪聲有盡可能大的差值。

④計權(quán)網(wǎng)絡(luò)：按IEC的規(guī)定，選取接近人耳對聲音頻率響應(yīng)的幾條曲線，設(shè)計了A、B、C、D四種標準的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)。A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)頻響曲線大約相當(dāng)于40phon等響曲線的倒置曲線，從而使電信號的中、低頻段又較大的衰減，高頻段也又一定程度的衰減。B計權(quán)網(wǎng)絡(luò)約相當(dāng)于70phon等響曲線的倒置曲線，使電信號以低頻段為主做了一定的衰減。C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于100phon等響曲線的倒置曲線，在整個聲頻范圍內(nèi)有近乎平直的響應(yīng)，與人耳對高頻聲的響應(yīng)近似相當(dāng)。由A、B、C、D計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的讀數(shù)稱為聲級，聲級是經(jīng)過頻率計權(quán)之后的聲壓級，注意與聲壓級相區(qū)別。

A計權(quán)的頻率響應(yīng)與人耳對寬范圍頻率聲音的靈敏度相適應(yīng)，因此在實際測量中應(yīng)用最普遍。D計權(quán)網(wǎng)絡(luò)常用于測量航空噪聲。

(3)聲級計的使用方法

①聲級計的校準：通常使用活塞發(fā)聲器、聲級校準器或其他聲級校準器進行聲學(xué)校準。

②聲級計的讀數(shù)：聲級計讀數(shù)直接給出聲壓級，測量范圍約為20～130dB。聲級計的指示電表有“快檔”和“慢檔”兩種響應(yīng)速度。一般測量時使用“快檔”，“慢檔”指示是在表針起伏大于 dB。而小于 dB時用來讀出平均值。

(4)測量誤差產(chǎn)生的原因

①背景噪聲的影響;②反射聲的影響;③環(huán)境的影響;④傳聲器的指向性

2、濾波器

濾波器是將聲信號的聲能按頻率予以分離而進行分析測試的儀器。

3、環(huán)境振動計

振動計又稱測振儀，是測量振動的基本儀器。環(huán)境振動計是專門用于測量環(huán)境振動的裝置，其結(jié)構(gòu)和原理與測振儀相同，在計權(quán)網(wǎng)絡(luò)方面有所不同。

(1)環(huán)境振動計的結(jié)構(gòu)和原理

①傳感器(拾振器);②放大器和衰減器;③頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò);④頻率限止電路;⑤檢波器;⑥指示器;⑦其他部件

(2)環(huán)境振動計的使用

①儀器的校準;②傳感器的放置和頻率計權(quán)選擇;③背景值修正