噪声测试

噪声的测量主要是声压级、声功率级及其噪声频谱的测量。一套声压级测量仪器包括传声器、声级计、频率分析仪、校准器等。声功率级不是直接由仪器测量出来的，是在特定的条件下通过测量的声压级计算出来的。可以利用声级计和滤波器进行简易的噪声频率分析，还可以将声级计的输出接信号分析仪进行精密的频率分析。

9.3.1 传声器

传声器是将声波信号转换为相应电信号的传感器。其原理是用变换器把由声压引起的振动膜振动变成电参数的变化。根据变换器的形式不同，常用传声器有电容式、动圈式、压电式和永电体式等。

电容式传声器(结构如图 电容式传声器)是精密测量中最常用的一种传声器，其稳定性、可靠性、耐震性，以及频率特性均较好。其幅频特性平直部分的频率范围约为10Hz～20kHz。

动圈式传声器(结构如图 动圈式传声器)的精度、灵敏度较低，体积大。其突出特点是输出阻抗小，所以接较长的电缆也不降低其灵敏度。温度和湿度的变化对其灵敏度也无大的影响。

压电式传声器(结构如图 压电式传声器)的膜片较厚，其固有频率较底，灵敏度较高，频响曲线平坦，结构简单、价格便宜，广泛用于普通声级计中。

永电体传声器(又称驻极体式)，工作原理与电容式传声器相似。其特点是尺寸小、价格便宜，可用于精密测量，适于高湿度测量环境。

9.3.2声级计

声级计是用一定频率和时间计权来测量声压级的仪器。声级计的工作原理如图( 声级计方框图)所示。被测的声压信号通过传声器转换成电压信号，然后经衰减器、放大器以及相应的计权网络、滤波器，或者输入记录仪器，或者经过均方根值检波器直接推动以分贝标定的指示表头。

外形如图( 声级计外形图)所示。

计权网络可根据需要来选择，以完成声压级和A，B，C三种声级的测定，声级计还可以与适当的滤波器、记录器连用，以便对声波作进一步的分析。某些声级计有倍频程或者1/3倍频程滤波器，可以直接对噪声进行频谱分析。 为了保证噪声的测量精度和测量数据的可靠性，使用声级计测量声级时，必须经常校准。 声级计的种类很多，如调查用的声级计(三级)只有A计权网络；普通声级计(二级)具有A，B，C计权网络；精密声级计(一级)除了具有A、B、C计权网络外，还有外接滤波器插口，可进行倍频程或1/3倍频程滤波分析。还有脉冲声级计等。

声级计外形图 9.4 噪声测量的应用

9.4.1 噪声测量应注意的问题 1. 测量部位的选取

传声器与被测机械噪声源的相对位置对测量结果有显著影响，因而，在进行数据比较时，必须标明传声器离开噪声源的距离。（选取噪声测点的原则） 2. 测量时间的选取

测量各种动态设备的噪声，当测量最大值时，应取起动时或工作条件变动时的噪声，当测量平均正常噪声时，应取平稳工作时的噪声，当周围环境的噪声很大时，应选择环境噪声最小时(比如深夜)测量。 3. 本底噪声的修正

所谓本底噪声，是指被测定的噪声源停止发声时，其周围环境的噪声。测量时，应当避免本底噪声对测量的影响。（消除本底噪声的影响） 4. 干扰的排除

电压不稳、气流、反射和传声器方向不同等因素都会影响的噪声测量的结果。（如何排除上述干扰?）

9.4.2 声功率的测量和计算

在一定的条件下，机器辐射的声功率是一个恒定的量，它能够客观地表征机器噪声源的特性。但声功率不是直接测出的，而是在特定的条件下由所测得声压级计算出来的，其方法如下：

1. 自由场法

把机器放在室外空旷无噪声干扰的地方或在消声室内，即自由声场中。测量以机械为中心的半球面上或半圆柱面上（长机械）若干均匀分布点的声压级，便可以求得声功率级

Lw=Lp+10lgS

式中:

S—测试球面或半圆柱面的面积（米2）；

（9.28）

Lp—n个测点的平均声压级，

(公式应用的说明)

2. 参考声源法

在有限吸声的房间（如工厂、车间）内测量噪声，自由场法要求的条件很难得到满足。这时，可采用一个已知声功率级Lp的参考声源与被测的噪声源相比较来测定机器的声功率。在相同的条件下，噪声源的声功率级Lw可用下式表示：

Lw=Lp+L+ Lr

式中:

（9.32）

L—以机器为中心，半径为r的半球面上测出该噪声源的平均声压级； Lr —关掉噪声源，参考声源置于噪声源的位置，在同样测点上测得的平均声压级。

9.4.3 噪声诊断的应用

噪声的测试与诊断在机械工程、航空航天、国防爆破、城市建设、房屋建筑、环境保护等方面都有很大的应用价值，随着工业技术的发展，越来越占有更重要的地位。

现以发动机噪声的确定，简单说明其应用情况。研究柴油发动机的作用力和所发出噪声之间的关系时，考虑柴油机气缸内形成的两种极端情况：(1)突然的压力升高；(2)平稳的压力升高。

频谱分析的结果表明，在这两种情况中，气体的频谱有明显的不同，对于故障性的压力升高，在800到2000赫兹的范围内，声压增高了15～20分贝，整个频率范围都被燃气作用力所控制。对于平稳压力升高曲线，占优势

的作用力分布在不同的频率的范围内，即：

(1) 整个低频和中频范围内，(800赫兹以下)燃气作用力为占优势； (2) 在800赫兹以上时，主要的噪声是由于活塞间隙中的活塞冲击而造成的，由活塞撞击所引起的噪声，不受燃气和活塞冲击力的影响。

对于各式各样发动机部件，从不同的噪声频谱可以判别汽缸内的压力变化是否正常，其作用力和噪声之间的关系如图所示( 作用力、频谱和噪声之间的关系