第四章.噪聲監(jiān)測(cè)

第四章噪聲測(cè)試和監(jiān)測(cè)教學(xué)目的1.噪聲測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器、測(cè)試環(huán)境(C：理解)2.噪聲測(cè)量方法(B：識(shí)記)B、教學(xué)重點(diǎn)(1)噪聲測(cè)量的物理量(2)常用的噪聲測(cè)量?jī)x器(3)聲學(xué)測(cè)試環(huán)境(4)環(huán)境噪聲測(cè)量方法和測(cè)量項(xiàng)目①城市噪聲測(cè)量方法和測(cè)量項(xiàng)目；②工業(yè)噪聲測(cè)量方法和測(cè)量項(xiàng)目；③航空噪聲測(cè)量方法和測(cè)量項(xiàng)目。C、教學(xué)難點(diǎn)1、噪聲測(cè)量的適用環(huán)境條件、方法。2、不同的噪聲測(cè)量方法。D、教學(xué)用具多媒體——幻燈片E、教學(xué)方法講授法F、課時(shí)安排2課時(shí)G、教學(xué)過程一、常用測(cè)量?jī)x器1、聲級(jí)計(jì)其聲學(xué)指標(biāo)必須符合國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）規(guī)定指標(biāo)，即普通聲級(jí)計(jì)按123號(hào)文件，精密聲級(jí)計(jì)按179號(hào)文件。有A、B、C、D計(jì)數(shù)開關(guān)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家有：江西紅聲四林廠ND2、ND10等。湖南衡陽儀表廠JS-1等。國(guó)際上：丹麥B&K公司2203、2209型精密聲級(jí)計(jì)。組成：傳聲器、輸入放大器、輸入衰減器、計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)、輸出衰減器、輸出放大器、電表電路（檢波）、電源。幾種不同功能的聲級(jí)計(jì)：①脈沖聲級(jí)計(jì)用于測(cè)脈沖或沖擊聲。其“脈沖保持”功能，能將測(cè)量結(jié)果在電表指示上保持30min鐘（有效值）。其“峰值保持”功能，對(duì)于100μs持續(xù)期的短脈沖能正確指示它的峰值且同樣可保持30min（瞬時(shí)最大值）。②數(shù)字式聲級(jí)計(jì)直接數(shù)字顯示結(jié)果，經(jīng)BCD碼輸出，可連其他分析儀器或電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。分辨率不低于0.1dB，具有最大聲級(jí)保持顯示方式。③積分式聲級(jí)計(jì)如B&K2218，直接顯示出某一測(cè)量時(shí)間內(nèi)被測(cè)噪聲的等效連續(xù)聲級(jí)。④一般精密聲級(jí)計(jì)如ND2，詳細(xì)介紹是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。2、頻率分析儀常用倍頻程或1/3倍頻程濾波器。等對(duì)數(shù)帶寬式頻率分儀器，如B&K1613、1616倍頻程數(shù)1或1/3對(duì)于倍頻程濾波器：，b.恒定帶寬頻率分析器每個(gè)頻帶所包含的頻率數(shù)是恒定的。適用于檢驗(yàn)產(chǎn)品噪聲等精確分析，但要求被測(cè)噪聲頻率十分穩(wěn)定。如B&K2010外差式分析器。c.恒定白分帶寬式頻率分析器頻帶寬隨頻率增加而增寬。適用于測(cè)量分析不太穩(wěn)定的噪聲。能測(cè)出各諧波成分的相對(duì)大小，只要基頻的變化范圍在通帶之內(nèi)，各治諧波的變化范圍就絕對(duì)超不出相應(yīng)的通頻帶。其精度，實(shí)際應(yīng)用已足夠。d.實(shí)時(shí)分析儀能捕捉瞬時(shí)即逝的信號(hào)，能在極短時(shí)間內(nèi)顯示出聲信號(hào)的A聲級(jí)，總聲級(jí)和頻譜。3、自動(dòng)記錄儀（電平記錄儀）如：B&K2305、2306、2307江西4380廠的NJ3型電平記錄儀記錄頻譜或聲級(jí)隨時(shí)間變化情況在記錄紙上，控制筆速、紙速、信號(hào)幅值等。4、磁帶記錄儀將電訊信號(hào)記錄在磁帶上，以便帶回室內(nèi)分析。與一般錄音機(jī)的區(qū)別：平直的頻率響應(yīng)范圍更寬。動(dòng)態(tài)范圍和信噪聲比要求更高。家用錄音機(jī)其錄聲放大器中常有自動(dòng)音量控制，故不能作聲學(xué)測(cè)量用。選用指標(biāo)：磁帶速度（快好），高頻上限（高好），頻率范圍（寬好），視具體要求而定（經(jīng)濟(jì)因素）。頻率響應(yīng)愈平愈好，信噪比愈大愈好。5、噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成：聲級(jí)計(jì)基本電路、單極微機(jī)、顯示屏、無線電數(shù)字通信設(shè)備。處理分析輸入的噪聲電信號(hào)并存入貯存器處理分析輸入的噪聲電信號(hào)并存入貯存器在得到監(jiān)控中心的指令時(shí)發(fā)射到監(jiān)測(cè)控制中心，將數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)根據(jù)需要加工處理，打印結(jié)果6、噪聲分析儀如衡陽儀表廠的HY901型噪聲分析儀，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪聲作快速、精確分析測(cè)量，能顯示和打印瞬時(shí)聲級(jí)SPL、Leq、暴露聲級(jí)SEL、Q、LN（N=1、5、10、50、90、95、99）、噪聲概率分布和累計(jì)分布圖表。根據(jù)需要，還可擴(kuò)展功能。（靈敏度50mV/Pa，頻響：31.5Hz~12.5KHz±2dB、A計(jì)數(shù)。時(shí)間計(jì)數(shù)：F（200ms）、S（500ms）。采樣特性速率為0.5、1、2、3、5、10s，采樣數(shù)：1<n<224。二、測(cè)量方法由于噪聲的時(shí)空變化很復(fù)雜，監(jiān)控目的也有很大程度的不同，故有各自相應(yīng)的不同測(cè)量方法。1、工業(yè)噪聲測(cè)量（1）測(cè)點(diǎn)選擇：a.機(jī)器設(shè)備噪聲測(cè)量一般遵照相應(yīng)測(cè)試規(guī)范進(jìn)行（包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頻標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)規(guī)范）。測(cè)點(diǎn)選取原則：小型機(jī)器（最大尺寸≤30cm），測(cè)點(diǎn)距表面30cm。中型機(jī)器（0.5m≥最大尺寸>30cm），測(cè)點(diǎn)距表面0.5m。大型機(jī)器（最大尺寸>0.5m），測(cè)點(diǎn)距表面1m。特大型或有危險(xiǎn)性的設(shè)備則可選更遠(yuǎn)些的測(cè)點(diǎn)。對(duì)空氣動(dòng)力性機(jī)械，如測(cè)量進(jìn)排氣噪聲時(shí)，進(jìn)氣口噪聲測(cè)點(diǎn)應(yīng)取在進(jìn)氣口軸向，距管口平面0.5m或1m（或等于一個(gè)管口直徑d）處；排氣噪聲測(cè)點(diǎn)應(yīng)取在與排氣口軸成呈45°（或90°）的方向上，距管口中心0.5m或1m（或等于管口直徑d處）。測(cè)點(diǎn)數(shù)目：小型機(jī)器，可只取一個(gè)測(cè)點(diǎn)。中型以上機(jī)器，在設(shè)備周圍均勻取數(shù)點(diǎn)，求平均值或最大值。測(cè)點(diǎn)高度與位置：以機(jī)器的半高度為準(zhǔn)，但應(yīng)離地0.5m以上。測(cè)點(diǎn)離其它設(shè)備或墻體等反射面距離不得小于2m，傳聲器正對(duì)機(jī)器表面。b.室內(nèi)場(chǎng)所噪聲測(cè)量噪聲暴露測(cè)量（測(cè)點(diǎn)選在入耳處，人離開）車間噪聲測(cè)量（或經(jīng)?；顒?dòng)場(chǎng)所）分區(qū)布點(diǎn)，各區(qū)域內(nèi)的聲級(jí)差小于3dB，每個(gè)區(qū)域內(nèi)取1~3個(gè)測(cè)點(diǎn)。c.室外場(chǎng)所噪聲測(cè)量①廠區(qū)噪聲測(cè)量將1：1000比例（或1：2000）的總平面布置圖，平行于主干道線，按20x20m的間距（小于按10x10m）將全廠分成若干方形網(wǎng)格，網(wǎng)格的交點(diǎn)除落在建筑物方塊上的以外均為測(cè)點(diǎn)。具體測(cè)時(shí)，放在廠房四周離墻2m處。②廠界噪聲測(cè)量沿廠界每隔10~20廠區(qū)面積<10公頃選取一測(cè)點(diǎn)50m廠區(qū)面積≥10公頃d.廠外環(huán)境噪聲測(cè)量①稠密居民區(qū)受害嚴(yán)重處除室外布點(diǎn)外，還應(yīng)對(duì)一定數(shù)量的住戶的室內(nèi)不同功能的房間進(jìn)行測(cè)定（包括開關(guān)門窗條件下）。受害較淺處，只布若干室外測(cè)點(diǎn)。②文化福利區(qū)中小學(xué)校、托幼、辦公等。室內(nèi)外均應(yīng)布點(diǎn)，對(duì)于樓房還必須每一層樓布一直接污染點(diǎn)。③鄰近工廠本廠與鄰廠之間工業(yè)噪聲的相互影響。測(cè)點(diǎn)視具體情況定。e.設(shè)置觀察點(diǎn)受害較深的區(qū)域，設(shè)置1~2個(gè)晝夜觀察點(diǎn)，連續(xù)24小時(shí)的噪聲變化，且上風(fēng)向和下風(fēng)向離聲源等距離各步一點(diǎn)。（2）讀數(shù)方法與記錄要求穩(wěn)態(tài)與似穩(wěn)態(tài)噪聲，用慢檔讀取指示值和平均值。周期性變動(dòng)噪聲，每同5s讀一次值，連續(xù)讀取50（或100）個(gè)數(shù)據(jù)為一組，交通噪聲讀取200個(gè)數(shù)據(jù)（作統(tǒng)計(jì)分析）。在各測(cè)點(diǎn)中選擇A聲級(jí)最大的測(cè)點(diǎn)對(duì)頻譜分析的測(cè)點(diǎn)。記錄要求：除測(cè)量?jī)x器名稱型號(hào)、校準(zhǔn)方法等需記錄和填寫測(cè)量日期、測(cè)量人外，還有：a.對(duì)機(jī)器設(shè)備噪聲在記錄表格上應(yīng)畫出機(jī)器與測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置和機(jī)器周圍的聲源環(huán)境（包括平面形狀、大小以及動(dòng)、靜機(jī)器設(shè)備的位置）；記錄機(jī)器型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)工況、安裝條件、制造廠家、出廠日期等。b.對(duì)室內(nèi)聲場(chǎng)測(cè)量應(yīng)畫出設(shè)備平面布置簡(jiǎn)圖、平面尺寸、屏障物及測(cè)點(diǎn)位置，詳細(xì)記錄室內(nèi)天花板、墻面、地面材料、尺寸大小、門窗大小位置等。c.對(duì)廠區(qū)噪聲測(cè)量將所測(cè)聲級(jí)直接標(biāo)注在總平面圖上。d.對(duì)廠外環(huán)境噪聲測(cè)量數(shù)據(jù)直接記錄在區(qū)域平面圖內(nèi)。標(biāo)明測(cè)點(diǎn)位置、聲級(jí)大小、測(cè)試條件、住戶意見、主觀評(píng)價(jià)。2、城市環(huán)境噪聲的測(cè)量（1）道路交通運(yùn)輸噪聲測(cè)量a.單車噪聲測(cè)量采用聲級(jí)計(jì)快擋A計(jì)數(shù)聲級(jí)，方圓50米內(nèi)不得有較大的反射面，道路要求在長(zhǎng)20m以內(nèi)坡度不超過0.5%，干燥瀝青或混凝土路面。在車輛行駛中心線兩側(cè)各7.5米外設(shè)置傳聲器，離地1.2米。b.車流噪聲測(cè)量記錄車流量（將各車輛按噪聲級(jí)大小分成不同類型分別記錄）。用聲級(jí)計(jì)慢檔每隔5秒讀一數(shù)值，每一測(cè)點(diǎn)至少應(yīng)有200個(gè)讀數(shù)。測(cè)量日期宜避開節(jié)日或星期天，測(cè)量時(shí)間可取一天中交通繁忙時(shí)間內(nèi)或夜間。測(cè)點(diǎn)選在人行道上，傳聲器離地1.2米，若測(cè)量的是路段（不是某點(diǎn)）交通噪聲，則測(cè)點(diǎn)宜選在兩交叉路口之間的位置，若是測(cè)量交叉路口的噪聲，測(cè)點(diǎn)可選在交叉路口當(dāng)中。干道兩側(cè)環(huán)境噪聲的測(cè)量，傳聲器應(yīng)位于面向街道窗前1米距離。記錄內(nèi)容：車流量、日期、時(shí)間、測(cè)點(diǎn)條件（道路、寬度、開闊情況、附近建筑物高度）。（2）城市環(huán)境噪聲普測(cè)與監(jiān)測(cè)（區(qū)域噪聲）原則上應(yīng)隨機(jī)取樣測(cè)量，但從時(shí)間和人力考慮，現(xiàn)在我國(guó)采用網(wǎng)格布點(diǎn)測(cè)量方法。區(qū)域噪聲系指交通噪聲和工業(yè)噪聲之外的區(qū)域。將全市劃分為500x500m的網(wǎng)格，在每個(gè)網(wǎng)格的中心布點(diǎn)，基中心點(diǎn)的位置不宜作測(cè)量，則移到障礙物旁邊能夠?qū)崪y(cè)的位置。測(cè)量網(wǎng)格數(shù)目不應(yīng)少于100個(gè)，否則細(xì)劃網(wǎng)格。測(cè)量傳聲器離地1.2米。測(cè)量時(shí)間：白天選在8：00~12：00，2：00~6：00。夜間選在10：00~次日早晨6：00。每點(diǎn)取樣時(shí)間約15分鐘，每隔5秒讀一瞬A聲級(jí)，每次每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)連續(xù)讀取100個(gè)數(shù)據(jù)（當(dāng)噪聲漲落大于10dB時(shí)，應(yīng)讀取200個(gè)數(shù)據(jù)）。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)：測(cè)點(diǎn)不能少于7個(gè)點(diǎn)：繁華市區(qū)1點(diǎn)、典型居民區(qū)1點(diǎn)、交通干線兩側(cè)2點(diǎn)、工廠區(qū)1點(diǎn)、混合區(qū)2點(diǎn)，每季度測(cè)一次，每次每個(gè)測(cè)點(diǎn)晝間和夜間各測(cè)量一次。在每測(cè)點(diǎn)上每隔5秒連續(xù)讀取200個(gè)瞬時(shí)A聲級(jí)。同一測(cè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間，每次必須保持一致。記錄要求：需記錄測(cè)試點(diǎn)附近主要噪聲源周圍的聲學(xué)環(huán)境狀況（如交通噪聲、工廠噪聲、施工噪聲、居民噪聲等）。3、飛機(jī)噪聲的測(cè)量輻射的噪聲功率很強(qiáng)，班次日趨增加。傳聲器上帶風(fēng)罩（影響指向性，但只要平面聲波在校準(zhǔn)的45°以內(nèi)任何方向到達(dá)傳聲器的靈敏度與沿其它方向到達(dá)的靈敏度之差，在1000Hz以下不大于1dB。1000~4000Hz之間不大于2dB，4000~11200Hz不大于4dB則為允許的）。記錄系統(tǒng)的聲學(xué)特性應(yīng)保證誤差在2dB以內(nèi)。測(cè)點(diǎn)離地面高為1.2米。測(cè)量飛機(jī)飛行噪聲的測(cè)點(diǎn)四周應(yīng)相當(dāng)平坦，無密集、蓬松或高大草場(chǎng)、灌木以及樹林等引起過大的吸聲，無反常的大氣條件引起的額外衰減。在航道下測(cè)量時(shí)，傳聲器應(yīng)位于6x6m混凝土方塊中心（避免地面吸聲）。測(cè)量地面上飛機(jī)的噪聲，傳聲器與飛機(jī)之間地面要有反射性很好的材料，相距至少要5m。大氣條件要求：不下雨、相對(duì)濕度30%~90%，離地面10米高度的風(fēng)速不大于5m/s。背景噪聲：盡可能低于所測(cè)噪聲10dB以上。測(cè)A、D聲級(jí)，并記錄持續(xù)時(shí)間。4、聲源聲功率的測(cè)量ISO將聲學(xué)測(cè)試環(huán)境分成兩類五種：混響室——精密方法聲學(xué)試驗(yàn)室專用混響室——工程法聲學(xué)環(huán)境消聲室或半消聲室——精密方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試反射面上自由場(chǎng)（室內(nèi)或室外）——工程法在規(guī)定要求的場(chǎng)所（戶內(nèi)或戶外）——概測(cè)法（專用混響室為70m3，最大不能超過300m3，是測(cè)定小聲源的計(jì)數(shù)或倍頻程聲功率級(jí)用的。）混響室最小面積應(yīng)為200m3，三度空間的任意兩尺寸之比不能相等，不能接近于整數(shù)，最大尺寸與最小尺寸之比反超過3：1，混響室各表面常彼此不相平行（防空間簡(jiǎn)正振動(dòng)），吸聲系數(shù)應(yīng)小于0.06。ISO所規(guī)定的機(jī)器設(shè)備聲功率級(jí)測(cè)定方法見下表：編號(hào)方法級(jí)測(cè)試環(huán)境聲源體積噪聲特性可得到的聲功率級(jí)可選取的數(shù)據(jù)3741精密混響室<測(cè)試房間體積的1%穩(wěn)態(tài)，寬帶1/3倍頻程或倍頻程LWA3742穩(wěn)態(tài)，離散或窄頻3743工程特定混響室穩(wěn)態(tài)，寬、窄離散頻率A計(jì)數(shù)和倍頻程LW3744工程戶外或大房間最大尺寸<15m任意A計(jì)數(shù)和1/3倍頻程或倍頻程指向性數(shù)據(jù)Lp、LW3745精密消聲室或半消聲室<房間尺寸的5‰任意3746概測(cè)無特定環(huán)境無限制穩(wěn)態(tài)，寬、窄離散頻率A計(jì)數(shù)Lp、LW①自由場(chǎng)法球面布點(diǎn)，r應(yīng)大于聲源最大線度的2倍。其中②半自由場(chǎng)法放置在地面上，S=2πr2，其中與前同。③混響室法聲源置于混響室內(nèi)，測(cè)取室內(nèi)Lp（需擇幾個(gè)不同的聲源位置和傳聲器位置，測(cè)取Lp、T60，而后予以平均。式中，：房間常數(shù)(關(guān)于房間面積、吸聲系數(shù)的函數(shù))；：聲源的指向性因數(shù)；：r點(diǎn)處的聲壓級(jí)。④半混響場(chǎng)法（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試）：平均聲壓級(jí)；S0：包絡(luò)面總面積；：房間常數(shù)(關(guān)于房間面積、吸聲系數(shù)的函數(shù))；⑤標(biāo)準(zhǔn)聲源法設(shè)標(biāo)準(zhǔn)聲源聲功率級(jí)為L(zhǎng)W1，標(biāo)準(zhǔn)聲源、未知聲源在同測(cè)點(diǎn)，同條件下，測(cè)得聲壓級(jí)分別為L(zhǎng)pr、Lpx，則未知聲源的聲功率級(jí)為L(zhǎng)W=LW1-Lpr+Lpx。此法測(cè)量，無論在直達(dá)聲場(chǎng)內(nèi)，或混響場(chǎng)內(nèi)，因系同測(cè)點(diǎn)，同條件，于任何聲場(chǎng)、任何反射面，其功率皆相等。三、數(shù)據(jù)處理a.穩(wěn)態(tài)噪聲大部分工業(yè)企業(yè)噪聲屬此，△≤3dB時(shí)讀指針擺動(dòng)中心值。3<△<10dB時(shí):①②指針偏轉(zhuǎn)與秒鐘記錄“平均值”和漲落范圍。b.非穩(wěn)態(tài)噪聲室外環(huán)境噪聲中最為普遍，A計(jì)數(shù)慢檔讀200個(gè)數(shù)據(jù)或100個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算累積百分聲級(jí)L10、L50、L90，為了表征測(cè)試數(shù)據(jù)的離散程度，引入了標(biāo)準(zhǔn)偏差τ的概念，既測(cè)量數(shù)據(jù)離均值差平方和均方根值，其近似式為：若LPAi遵從正態(tài)分布，則可近似為。此外，計(jì)算交通噪聲指數(shù)TNI、Leq、噪聲污染數(shù)、噪聲暴露率等也是數(shù)據(jù)處理工作內(nèi)容。普查（網(wǎng)格布點(diǎn)）結(jié)果常在地圖上以5為一檔用不同顏色或點(diǎn)線表示不同聲級(jí)。繪制“噪聲頻譜特性”圖，廠內(nèi)各類機(jī)器設(shè)備聲級(jí)影響范圍圖。廠外定點(diǎn)觀測(cè)聲