《噪声的评价与测量》PPT课件.ppt
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1、 School of Chemistry and Environmental Engineering第二章第二章 噪声的评价与测量噪声的评价与测量Chapter 2:Assessment and Measurement of Environmental Noise第一节第一节 噪声的物理度量噪声的物理度量第二节第二节 频谱与频谱分析频谱与频谱分析第三节第三节 噪声的物理量和主观听觉的关系噪声的物理量和主观听觉的关系第四节第四节 噪声测量仪器噪声测量仪器第五节第五节 噪声标准噪声标准第一节第一节 噪声的物理度量噪声的物理度量一、声压、声强、声功率一、声压、声强、声功率1 1、声压(、声压(P P
2、)声压:指介质中的压强相对于无声波时的压强声压:指介质中的压强相对于无声波时的压强的改变值,单位为:牛顿的改变值,单位为:牛顿/米米2 2或或帕斯卡(帕斯卡(PaPa)(瞬时)声压(瞬时)声压 p=(P-Pp=(P-P0 0)P P:有声波时,大气压强:有声波时,大气压强 P P0 0:没有声波存在时,大气处于静止状态时的压强。没有声波存在时,大气处于静止状态时的压强。(静压)(静压)(1 1大气压大气压10105 5papa)School of Chemistry and Environmental EngineeringSchool of Chemistry and Environment
3、al Engineering 描述声压可采用其瞬时值、平均值、均方根值、描述声压可采用其瞬时值、平均值、均方根值、最大值等,一般采用均方根值,也称为有效声压。最大值等,一般采用均方根值,也称为有效声压。有效声压(有效声压(PePe):):在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求均方根在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求均方根值。值。一般电子仪器测得声压就是一般电子仪器测得声压就是PePe,因此,习惯上,因此,习惯上所指的声压往往就是指有效声压,一般未加特殊说所指的声压往往就是指有效声压,一般未加特殊说明,就是明,就是PePe。一般地,声压越大,表示耳朵中鼓膜受到的压一般地,声压越大,表示耳朵中鼓膜受到
4、的压力越大,是用力的关系来说明声音的强弱。力越大,是用力的关系来说明声音的强弱。School of Chemistry and Environmental Engineeringv听阈声压和痛阈声压:听阈声压和痛阈声压:听阈声压:听阈声压:正常人耳能听到的最低声压。正常人耳能听到的最低声压。1000赫纯音的声压,赫纯音的声压,其值为其值为210-5Pa,就是听阈声压。,就是听阈声压。痛阈声压:痛阈声压:正常人的痛阈声压为正常人的痛阈声压为20Pa。一般说话的声压约为一般说话的声压约为0.020.03帕,可见声压与帕,可见声压与大气压相比是很小的,就好像海面上的小波浪与大海大气压相比是很小的,就
5、好像海面上的小波浪与大海深度相比一样。深度相比一样。School of Chemistry and Environmental Engineering2 2、声强(、声强(I I)声强:在垂直于声波传播的指定面上,单位时声强:在垂直于声波传播的指定面上,单位时间内通过单位面积的声能间内通过单位面积的声能,单位为单位为W/mW/m2 2。很显然,声强越大,表示声音越大。正常人耳很显然,声强越大,表示声音越大。正常人耳对对10001000赫纯音的可听声强是赫纯音的可听声强是1010-12-12瓦瓦/米米2 2,这就是,这就是基基准声强。准声强。该量可衡量声音的强弱,越大,听到的声音越该量可衡量声音
6、的强弱,越大,听到的声音越响。与离开声源的距离有关,离声源越远则声强越响。与离开声源的距离有关,离声源越远则声强越小。小。School of Chemistry and Environmental Engineeringv声强与声压的关系:声强与声压的关系:IP2/c 空气密度空气密度,kg/m3 3;c 声速声速,m/s cc 空气的特性阻抗,瑞利,空气的特性阻抗,瑞利,PaPam/sm/s (声压(声压P易测,易测,I不易测量)不易测量)声压只有大小,没有方向;声强是矢量,方向声压只有大小,没有方向;声强是矢量,方向就是声传播的方向。就是声传播的方向。School of Chemistry
7、 and Environmental Engineering3 3、声功率(、声功率(W W)声功率:是声源在单位时间内辐射的声能量,单声功率:是声源在单位时间内辐射的声能量,单位为瓦。位为瓦。在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。它是在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。它是一个恒量,与声源的远近没有关系。声功率与声强的一个恒量,与声源的远近没有关系。声功率与声强的关系为:关系为:S S单位时间内通过垂直于声传播方向的面积单位时间内通过垂直于声传播方向的面积。人大声说话的声功率为人大声说话的声功率为5050微瓦微瓦,上百万人在天安,上百万人在天安门共喊口号的全部声能才相当于门共喊口号的全部声
8、能才相当于5050瓦电灯泡,可见对瓦电灯泡,可见对噪声从能量上实行综合利用其价值不大。噪声从能量上实行综合利用其价值不大。School of Chemistry and Environmental Engineering二、分贝、声压级、声强级和声功率级二、分贝、声压级、声强级和声功率级 在声学环境中我们会遇到声强从弱到强范围在声学环境中我们会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音,例如:通常讲话的声功率约有很宽的各种声音,例如:通常讲话的声功率约有1010-5-5瓦,而强力火箭的噪声的声功率高达瓦,而强力火箭的噪声的声功率高达10109 9瓦,瓦,两者相差两者相差10101414数量级,声压也有
9、数量级,声压也有10107 7数量级变化。数量级变化。在声学中普遍采用在声学中普遍采用对数标度对数标度来度量声压、声强、来度量声压、声强、声功率,分别称为声功率,分别称为声压级声压级、声强级声强级和和声功率级声功率级,单位用分贝(单位用分贝(dBdB)表示。)表示。School of Chemistry and Environmental Engineering 1 1、分贝、分贝:属于对数标度属于对数标度 对数标度时必须选定对数标度时必须选定基准量基准量,然后对被量度量和,然后对被量度量和基准量的比值求对数,这个基准量的比值求对数,这个对数值对数值称为被量度量的称为被量度量的“级级”。亦即用
10、对数标度时,所得到的是比值。亦即用对数标度时,所得到的是比值,它代表被它代表被量度量比基准量高出多少量度量比基准量高出多少“级级”。定义:指两个相同的物理量(例如定义:指两个相同的物理量(例如A A1 1和和A A0 0)之比取)之比取以以1010为底的对数并乘以为底的对数并乘以1010或者或者2020,分贝符号为,分贝符号为dBdB“,它是无量纲的。它是无量纲的。L L1010lgA A1 1/A/A0 0 A A0 0是基准量(或参考量)是基准量(或参考量)A A1 1是被量度量是被量度量2 2、声强级、声强级 L LI I10 10 lg(I/I(I/I0 0)L LI I声强级(声强级
11、(dBdB););I I声强(声强(W/mW/m2 2);I I0 0基准声强,基准声强,空气中,空气中,I I0 01010-12-12 W/mW/m2 2,是,是1000Hz1000Hz声音的可声音的可听阈声强,声阻抗率听阈声强,声阻抗率0 0c0 0400Pam/sSchool of Chemistry and Environmental Engineering3 3、声压级、声压级 L Lp p10 lg(P(P2 2/P/P0 02 2)20 20 lg(P/P(P/P0 0)L Lp p声功率级(声功率级(dBdB););P P声压(声压(PaPa););P P0 0基准声压,基准
12、声压,空气中,空气中,P P0 0为为2 21010-5-5PaPa,该值是正常人耳对,该值是正常人耳对1000Hz1000Hz声音刚能听到的最低声压。声音刚能听到的最低声压。声压级代替声压的好处:从听阈声压到痛阈声声压级代替声压的好处:从听阈声压到痛阈声压一百万倍的变化范围只有压一百万倍的变化范围只有0 0120120分贝的变化范围分贝的变化范围了。了。School of Chemistry and Environmental EngineeringSchool of Chemistry and Environmental Engineering4 4、声功率级、声功率级 L LW W10
13、10 lg(W/W(W/W0 0)L LW W声功率级(声功率级(dBdB););W W声功率(声功率(W W););W W0 0基准声功率基准声功率 空气中,空气中,W W0 0为为1010-12-12W W。School of Chemistry and Environmental Engineering声强级与声压级的关系:声强级与声压级的关系:School of Chemistry and Environmental Engineering 如果,测量条件如果,测量条件cc400Pa400Pam/sm/s,则,则L LI IL Lp p,对于,对于一般情况,声强级与声压级将相差一个修正
14、项一般情况,声强级与声压级将相差一个修正项 10 10 lg(400/c),400/c),它通常很小,此时,它通常很小,此时,L LI ILpLp。下表为不同海拔高度的修正值,修正项大于下表为不同海拔高度的修正值,修正项大于1dB1dB,如云南省,平均海拔如云南省,平均海拔2000m2000m,要加以考虑。,要加以考虑。海拔高海拔高度度(m)10050010001500200025003000大气压大气压强强(Pa)10095.489.884.579.574.770.1修正值修正值(dB)00.20.50.71.01.21.5School of Chemistry and Environmen
15、tal Engineering三、噪声的叠加和相减三、噪声的叠加和相减 一般由几个噪声源发出的声波或同一噪声源的不一般由几个噪声源发出的声波或同一噪声源的不同频率成分的声波都互不相干,那么,当噪声作用于同频率成分的声波都互不相干,那么,当噪声作用于空间某一点,将产生噪声的叠加。空间某一点,将产生噪声的叠加。1 1、声强、声功率、声压的合成、声强、声功率、声压的合成u声功率和声强是可以代数相加的:声功率和声强是可以代数相加的:设两个声源的声功率分别为设两个声源的声功率分别为W W1 1和和W W2 2,那么总声功,那么总声功率率W W总总=W=W1 1+W+W2 2。两个声源在某点的声强为两个声
16、源在某点的声强为I I1 1和和I I2 2时,叠加后的总时,叠加后的总声强声强I I总总=I=I1 1+I+I2 2。School of Chemistry and Environmental Engineeringu声压不能直接相加:声压不能直接相加:空间某点的合成声压与各噪声源在此点的声压值空间某点的合成声压与各噪声源在此点的声压值究竟存在何种形式的量化关系?究竟存在何种形式的量化关系?School of Chemistry and Environmental Engineering2 2、噪声级的叠加、噪声级的叠加u公式法公式法:当多个不同的声波同时作用于某一点时,该点的当多个不同的声
17、波同时作用于某一点时,该点的总声强是各个声强之和,即总声强是各个声强之和,即 I II I1 1I I2 2I I3 3I In n 有有n n个不同的噪声源,它们在某测点产生的声强个不同的噪声源,它们在某测点产生的声强级分别为级分别为L L1 1、L L2 2、L Ln n,那么总声强级为多少呢?那么总声强级为多少呢?School of Chemistry and Environmental Engineering 声压级的叠加也可按照同样地方法计算。若声压级的叠加也可按照同样地方法计算。若两个声压级两个声压级L L1 1和和L L2 2,且,且L L1 1L L2 2,其总声压级也可表,其
18、总声压级也可表示为:示为:L=LL=L1 1+10+10lg lg 2 2 L L1 1+3(dB)+3(dB)说明两个大小相等的噪声叠加,总声压级比说明两个大小相等的噪声叠加,总声压级比原来单独一个时高原来单独一个时高3dB3dB,n n个声压相等的声音,若个声压相等的声音,若每个声压级为每个声压级为L Li i,它的总声压级为:,它的总声压级为:L=LL=Li i+10+10lg lg n n School of Chemistry and Environmental Engineeringu查表法:查表法:以上方法不好计算时,可改用下列方法:以上方法不好计算时,可改用下列方法:可查分贝和
19、增值表或分贝和增值图(曲线)可查分贝和增值表或分贝和增值图(曲线)由表由表查查出两个声出两个声压级压级差差L L L L1 1L L2 2对应对应的附的附加加值值,将它与,将它与较较高的那个声高的那个声压级压级相加,即得到所求的相加,即得到所求的总总声声压级压级。当有数个数。当有数个数值值叠加叠加时时,按照从大到小的,按照从大到小的顺顺序反复序反复计计算,如果两差算,如果两差值值超超过过15dB15dB时时,省略不,省略不计计。当当L L1 1LL2 2(设设 L L1 1L L2 2)时时,求,求L LSchool of Chemistry and Environmental Enginee
20、ringSchool of Chemistry and Environmental EngineeringLp1Lp2/dBLp/dB分分贝贝和和增增值值图图(分分贝贝相相加加曲曲线线)School of Chemistry and Environmental Engineering步骤:步骤:设噪声源的声压级为设噪声源的声压级为L LP P1 1L LP P2 2 (1)1)先求先求L LP P1 1与与L LP P2 2的差值:的差值:L LP P1 1-L-LP P2 2;(2)(2)由所得差值从表中查附加值由所得差值从表中查附加值L L;(3)3)由由L LP PL LP P1 1+L
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