城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)量方法環(huán)境噪聲測(cè)量方法的研究及其工程實(shí)現(xiàn)

1、城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)量方法環(huán)境噪聲測(cè)量方法的研究及其工程實(shí)現(xiàn)摘 要：本文通過對(duì)幾種噪聲測(cè)量方法研究和比較， 發(fā)現(xiàn) A 計(jì)權(quán)校正方法具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。 在詳細(xì)介紹了 A 計(jì)權(quán)校正方法的測(cè)量原理后，設(shè)計(jì)了一種工程上容易實(shí)現(xiàn)的環(huán)境噪聲測(cè)量儀， 它的誤差可以小于 1db，測(cè)量范圍可達(dá)到 20150db。工程實(shí)踐證明，這種噪聲測(cè)量方法具有簡便、實(shí)用、準(zhǔn)確，性價(jià)比高，容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：傳聲器噪聲測(cè)量 A 計(jì)權(quán) 聲級(jí) 數(shù)據(jù)處理： TM921.51 ：B引言環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)，是人類維護(hù)良好的生存狀態(tài)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的一種必要措施， 在各個(gè)城市的大街小巷和居民社區(qū)，已隨處可見噪聲顯示屏在實(shí)時(shí)地顯示噪聲強(qiáng)

2、度。然而，目前國內(nèi)的各種噪聲測(cè)試儀大多設(shè)備笨重，體積龐大，設(shè)計(jì)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不方便操作使用，除環(huán)保、衛(wèi)生、計(jì)量等少數(shù)專業(yè)部門擁有外，很難作為大眾產(chǎn)品推廣普及。有鑒于此， 本文比較研究了幾種常用的環(huán)境噪聲測(cè)量方法，試圖研制出一種原理簡單，使用方便，價(jià)格便宜的測(cè)量儀器。經(jīng)過深入探討和分析，發(fā)現(xiàn) A 計(jì)權(quán)校正測(cè)量方法具有明顯的優(yōu)越性， 較容易在工程上實(shí)現(xiàn)。1. 幾種常見噪聲測(cè)量方法的分析比較噪聲是一種聲音，聲音是由物體的機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的。振動(dòng)的物體稱為聲源，它可以是固體、氣體或液體。聲音可以通過介質(zhì)（空氣、固體或液體）進(jìn)行傳播，形成聲波。當(dāng)聲波到達(dá)人耳，人們就聽到聲音，聲波在傳播過程中可能會(huì)產(chǎn)生反

3、射、繞射、折射和干涉。聲音有強(qiáng)弱之分，并用聲壓 來表示其大小，單位是 Pa ( 帕) ，1 Pa=1N/M2 （牛頓 / 米 2 ），一個(gè)大氣壓等于 1.013 105 Pa.。聲壓可以用峰值、平均值和有效值表示。 聲壓的有效值是瞬時(shí)聲壓平方在一段時(shí)間平均數(shù)的平方根， 又稱均方根值（RMS），它直接與聲波的能量有關(guān)，所以用得最多， 除另外說明聲壓均指的的都是有效值。 由于聲壓變化的范圍很大，例如人耳剛能聽到的最小聲壓為 210-5Pa，而噴氣式飛機(jī)附近的聲壓可達(dá)數(shù)百帕， 兩者相差數(shù)百萬倍； 同時(shí)考慮人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱反應(yīng)的（對(duì)數(shù)）特性，用對(duì)數(shù)方法將聲壓分為百十個(gè)級(jí)，稱為聲壓級(jí)。聲壓級(jí)的定義是：聲壓

4、與參考聲壓之比的常用對(duì)數(shù)乘以 20，單位是 dB（分貝），即：（ 2-1 ）式中： 為聲壓（ Pa.）。 =2 10-5Pa 是參考聲壓，它是人耳剛剛可以聽到聲音的聲壓。衡量聲音強(qiáng)度的還有聲強(qiáng)。聲強(qiáng)是在垂直于聲波傳播方向上，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的聲能，I 以表示，單位是 ( ) 。聲強(qiáng)與聲壓的平方或正比，對(duì)于平面波聲場(chǎng)，聲強(qiáng)和聲壓的關(guān)系用下式表示：（ 2-2 ）式中： 是介質(zhì)密度， C 是聲速， 稱之為介質(zhì)的特性阻抗。所以公式（ 2-1 ）可以變換為：（ 2-3 ）在參考資料中 2 中可以找到聲強(qiáng)與電壓的對(duì)換公式（2-4 ）：（ 2-4 ）因此噪聲測(cè)量方法包括：聲壓測(cè)量和聲強(qiáng)測(cè)量。傳統(tǒng)意義上

5、的噪聲測(cè)量指的是聲壓測(cè)量， 但近年來聲強(qiáng)技術(shù)的快速發(fā)展使得聲強(qiáng)測(cè)量也成為聲學(xué)研究及噪聲控制的重要測(cè)試手段。（1）聲壓法聲壓是最基本的聲學(xué)量，也是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的最基本的量。它是標(biāo)量，不需要考慮方向， 并且當(dāng)前聲壓測(cè)量儀器的發(fā)展也比較成熟。從聲壓角度研究噪聲的最大缺點(diǎn)是聲壓在測(cè)量中容易受背景噪聲和聲反射的影響， 因此對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較高， 只有在消聲室或半消聲室中進(jìn)行測(cè)量才能得到比較滿意的結(jié)果。（2）聲強(qiáng)法聲強(qiáng)由于是矢量，因此測(cè)量部件在某一方向上的聲強(qiáng)不易受其它聲源的影響干擾， 不易受其它噪聲測(cè)量包絡(luò)面干擾噪聲對(duì)聲強(qiáng)測(cè)量的影響，若測(cè)量包絡(luò)面內(nèi)聲源聲功率，根據(jù)能量守恒原理，若包絡(luò)面封閉且內(nèi)部無吸聲體

6、， 則外界干擾噪聲進(jìn)入和離開測(cè)量面的聲能應(yīng)該是相等，理論上聲強(qiáng)測(cè)量不會(huì)因干擾噪聲的存在而產(chǎn)生誤差， 因而對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不高，測(cè)量結(jié)果也準(zhǔn)確，且測(cè)試時(shí)間短，試驗(yàn)分析費(fèi)用低。但是它的缺點(diǎn)是測(cè)量聲強(qiáng)的儀器設(shè)備比較昂貴， 對(duì)操作人員的要求也高，這在一定程度上限制了該方法的應(yīng)用。（3）振動(dòng)法聲音是機(jī)械振動(dòng)的結(jié)果， 當(dāng)物體出現(xiàn)聲頻范圍內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)時(shí)，就會(huì)使周圍介質(zhì)也發(fā)生相應(yīng)振動(dòng)，從而以聲波的形式向外輻射聲音。聲波的輻射實(shí)質(zhì)上就是機(jī)械振動(dòng)波能量傳遞的過程。振動(dòng)法就是檢測(cè)測(cè)量元件的機(jī)械振動(dòng)幅度大小來實(shí)現(xiàn)噪聲測(cè)量。但使用振動(dòng)法有很大限制，它必須滿足以下條件： 先要獲得噪聲源的實(shí)際輻射效率指數(shù)曲線；必須解決按噪聲

7、源尺寸變化的輻射效率指數(shù)曲線制成儀器的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)曲線；必須解決儀器的校準(zhǔn)及分貝量的基準(zhǔn)值；必須確定各機(jī)器表面振動(dòng)的關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)；必須解決空氣動(dòng)力噪聲疊加及修正等問題。綜合上述介紹可知噪聲測(cè)量方法包括：聲壓測(cè)量、聲強(qiáng)測(cè)量、振蕩。傳統(tǒng)意義上的噪聲測(cè)量指的是聲壓測(cè)量， 但近年來振動(dòng)技術(shù)和聲強(qiáng)技術(shù)的快速發(fā)展使得聲強(qiáng)測(cè)量和振動(dòng)法測(cè)量也成為聲學(xué)研究及噪聲控制的重要測(cè)試手段。 但使用振動(dòng)法須要具備的條件很多， 因此設(shè)計(jì)噪聲測(cè)量儀器時(shí)會(huì)有很大限制。 而聲強(qiáng)測(cè)量在理論上不會(huì)因干擾噪聲的存在而產(chǎn)生誤差， 且對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不高， 測(cè)量結(jié)果也很準(zhǔn)確，并且測(cè)試時(shí)間短， 試驗(yàn)分析費(fèi)用低。 而聲壓法需要在消聲室或半消聲室中進(jìn)行測(cè)

8、量才能得到比較滿意的結(jié)果。2. 噪聲計(jì)權(quán)校正原理由于理論上聲強(qiáng)測(cè)量不會(huì)因干擾噪聲的存在而產(chǎn)生誤差，而且對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不高，測(cè)量結(jié)果也很準(zhǔn)確，并且測(cè)試時(shí)間短，試驗(yàn)分析費(fèi)用低。而聲壓法需要在消聲室或半消聲室中進(jìn)行測(cè)量才能得到比較滿意的結(jié)果。依據(jù)在參考資料 2 中提供的聲強(qiáng)與電壓的對(duì)換公式（ 2-4 ）：可以找到一種簡便，精確的噪聲測(cè)量方法。聲壓級(jí)只反應(yīng)聲音強(qiáng)度對(duì)人響度感覺的影響，不能反映聲音頻率對(duì)響度感覺的影響。 響度級(jí)和響度解決了這個(gè)問題，但是用它們來反映人們對(duì)聲音的主觀感覺過于復(fù)雜，于是又提出了計(jì)權(quán)聲壓級(jí)的概念。計(jì)權(quán)聲壓級(jí)就是用一定頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量得到的聲壓級(jí)，計(jì)權(quán)聲壓級(jí)簡稱聲級(jí)。在聲學(xué)測(cè)量儀器中，通常根據(jù)等響度曲線，設(shè)置一定的頻率計(jì)權(quán)電網(wǎng)絡(luò)， 使接收的聲音按不同程度進(jìn)行頻率濾波，以模擬人耳的響度感覺特性。 當(dāng)然不可能做無窮多個(gè)電網(wǎng)絡(luò)來模擬無窮多根等響度曲線，一般設(shè)置A，B 和 C三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，其中A 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對(duì) 40 方純音的響度， 當(dāng)信號(hào)通過時(shí)，其低、中頻段（1000Hz以下）有較大的衰減。B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對(duì)70 方純音的響度，它對(duì)信號(hào)的低頻段有一定衰減。 而 C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人