噪声分析

例：在车间某处分别测量4个噪声源的声压级为80dB、83dB、91dB、84dB，问总的声压级是多少？例2、某车床运转时，在相距1米处，测得的声压级为85分贝，该车床停车时，在同一距离处测得的背景噪声为75分贝，求该车床单独产生的声压级。1.4.5多个声压级的平均例如，某车间有多个声源，各操作点的声压级不尽相同，如何求车间声压级的平均值。设N个声压级分别为1Lp、2Lp······NLp，按照声能叠加原理，N个声压级的平均值pL可以表示为：NNNiLNiLppiiPLlg1010lg10101lg1011011.0为方便起见，工程中常用求算术平均值的办法来求得PL的近似值，即当dBLLiiPP5minmax时，niPiLnPL11当dBLLiiPP10minmax时，1)1(1niPiLnPL例3、试求测量值dBLp941、dBLp892、dBLp993、dBLp904的平均声压级。1.5频带和声音的频谱1.5.1频带和频带声压级由于可听声频率范围为20~20000Hz，它有1000倍的变化范围，为了声音的测量，分析和仪器设计方便起见，把这一频率范围划分成若干频段，每一个频段称为频带。对任一个频带而言，都存在一个上限频率和下限频率，上、下限频率间的距离称为频程。每一频带在频率轴上的位置，用该频带的中心频率if0表示，并有hiliiofff结合以上两式，有oimliff22oimhiff22频带宽度iB定义为immlihiifffB02222或22022mmiifB当倍频程数m决定后，iifB0为一常数。例如，1m，707.00iifB；31m，231.00iifB常用的1倍频程（习惯上称倍频程，1m）和31倍频程（31m）（中心频率及相应的频率范围见下表。1倍频程的中心频率与频率范围（Hz）中心频率频率范围31.522~456345~9012590~180250180~355500355~7101000710~140020001400~280040002800~560080005600~1120031倍频程的中心频率与频率范围（Hz）中心频率频率范围中心频率频率范围5045~561000900~11206356~7112501120~14008071~9016001400~180010090~11220001800~2240125112~14025002240~2800160140~18031502800~3550200180~22440003550~4500250224~28050004500~5600310280~35563005600~7100400355~45080007100~9000500450~560100009000~11200630560~7101120011200~14000800710~9001.5.2噪声的频谱频谱图（声谱）：当以频率为横坐标，以反映声音强弱的量（如声压级、声强级或声功率级）为纵坐标而绘制出的图形，称为声音的频谱图。如果噪声为仅含有某几种频率成分的周期性噪声，则其频谱呈离散的线状谱形；如果噪声中包含有从低到高的频率成分，则其频谱呈连续谱型；如果噪声中既有某些突出的频率成分，又在较宽的频率范围内具有声能量，则其频谱将是离散的线状谱与连续谱的综合。1.6噪声的指向特性声源向四周辐射声音时，在同一距离但不同方向上，其强弱通常是不一样的，某一方向可能强一些，某一方向可能弱一些，这就是声源具有指向特性的含意。指向特性常用指向性因数或指向性指数进行描述或评价，某一频率下各方向上的指向特性常用指向性图案表示。指向性因数对声源而言，声源在某一距离和某一方向上的有效声压的平方值，与同一距离处但对声源的各个方向进行平均的有效声压的平方值之比，称为声源在该方向上的指向性因数。其表达式为22PPQd指向性指数由于测量直接得到的是声压级，因此根据声压级来讨论指向特性将会很方便，这就引出了指向性指数的概念。指向性指数定义为指向性因数以10为底的对数乘以10，单位为分贝。ppdddILLPPPPPPQD20220222//lg10lg10lg10指向性指数可正可负，视所指方向而定，当不注明所指方向时，则通常认为是声源的最大声响强度方向。10/10IDQ10/)(10PPdLLQ例：自由场内距声源3米处的平均声压级是102dB，而同一距离处某特定方向上的声压级为104dB，求该声源在所指特定方向上的指向性因数和指向性指数。1某一车间指定操作岗位上每2小时测量声压级一次，一个班所测量的四个声压级分别为79dB、91dB、89dB、81dB，问该操作岗位上的平均声压级是多少？2机器型号相同，单独测其中一台的声压级为65dB，几台同时开动后为72dB，问开动的机器共有几台？1.7声波在传播中的衰减声源在传播过程中会引起衰减，这些衰减通常包括声能随距离的发散传播引起的衰减dA和空气吸收引起的衰减aA，地面吸收引起的衰减gA，屏障引起的衰减bA，气象条件引起的衰减mA。总的衰减值A则是各种衰减的总和：mbgadAAAAAA1.7.1随距离的发散衰减声波从声源向周围空间传播时会产生发散，最简单的情况是假设以声源为中心的球面对称地向各个方向辐射声能。对于这种无指向性声波，声强I和声功率存在简单关系：24rWI若用声压级表示，可得r处的声压：全空间：11lg20rLLWP半空间：8lg20rLLWP因此，从1r处传播到2r处的发散衰减：12lg20rrAd1.7.2空气吸收的附加衰减因空气的粘滞性和热传导，声波在空气中传播时，在压缩和膨胀过程中，使一部分声能转化为热能而损耗，称为空气吸收。这种吸收称为经典吸收。此外，声波在媒质中传播时，还存在分子弛豫吸收。是指空气分子转动或振动时存在固有频率，当声波的频率接近这些频率时要发生能量交换。能量交换的过程都有滞后现象，这种现象称为弛豫吸收。1.7.3地面吸收的附加衰减当声波沿地面传播较长距离时，地面的声阻抗对传播将有很大影响，一方面是各种复杂地面条件，如宽阔平坦的公路路面，大片草地，灌木，树林，起伏的丘陵，河谷等等，有不同的影响，另一方面，声源和接收的高度不同，也有不同的影响。当地面是非刚性面时，会对声波传播有附加的衰减，但一般在较近的距离内，如30~50米，这个衰减可以忽略，而在70米以上应予以考虑。声波在厚的草原上面或穿过灌木丛的传播，在1000Hz衰减较大，可高达25dB/100m，并且频率每增加一倍，大约每100米衰减增多5dB的规律。附加衰减量的近似计算公式为：dfAg)31.0lg18.0(1声波穿过树林或森林的传播实验表明，不同树林的衰减相差很大，从浓密的常绿树1000Hz时有23dB/100m的衰减，到地面上稀疏的树干只有3dB/100m，如果对各种树木求一个平均的附加衰减，大致为：dfAg31201.0在声源与接收点之间，插入一个有足够面密度的密实材料的板或墙，使声波传播有一种显著的附加衰减，这样的“障碍物”，称为声屏障。声波传播遇到障碍物，产生反射、透射和衍射三种传播现象。屏障的作用就是阻止直达声的传播，隔离透射声并使衍射声有足够的衰减。1.7.4声屏障衰减1.7.5气象条件对声波传播的影响雾、雨、雪等，对声波传播的影响很小，大约每1000米只有不到0.5dB的附加吸收，因此可以忽略不计。2噪声的评价和标准2.1噪声的评价量2.1.1响度、等响曲线、响度级为了定量地确定声音的轻或响的程度，通常采用响度级这一参量。当某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来同样响时，这时1000Hz纯音的声压级就定义为该待定声音的响度级。NL（phon,方）1000Hz的纯音的响度级等于其声压级。等响曲线：对各个频率的声音作这样的试听比较，得出达到同样响度级时频率与声压级的关系曲线，通常称为等响曲线。响度：正常听者判断一个声音比响度级为40方参考声强响的倍数，规定响度级为40方时响度为1宋。NLN2log1040)40(1.02NLN