【精品】声学测量和分析基础.doc

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1、声学测量和分析基础AcousticTestingandAnalysis编写：刘馥清声学测量的工程意义•环境噪声的检测、分析和治理交通噪声工厂噪声建筑施工噪声社会噪声•机电产品的质量控制与性能评比・建筑声学的测量与研究・电声仪器设备的设计与改进・水声学的测量与试验・声测仪器的研制与生产•声发射技术的研究和应用噪声产生原因1.空气动力噪声由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。空气压缩机、电风扇的噪声属此类。2.机械噪声由固体振动而产生。金属板、金属管、齿轮、轴承等，在设备运行

2、时，受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。3.液体流动噪声液体流动中，由于液休内部的摩擦，液体与管壁的摩擦，或流体的冲击，都会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。4.电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力作用，引起铁芯和绕组线圈的振动。引起的噪声通常称交流声。5.燃烧噪声燃料燃烧时，向周围空气介质传递了热量，使它的温度和压力发生变化，形成湍流和振动，产生噪声。汽车噪声源分类发动机噪声•燃烧噪声•活塞敲击噪声•配气机构噪声•喷油泵噪声•齿轮噪声•进气噪声•排气噪声•冷却

3、风扇噪声其它噪声•传动（变速器、传动轴，…）噪声•轮胎噪声•车体振动噪声•车体空气动力噪声•车内其他辅助设备（空调器、刮水器、音响、喇叭…）噪声•制动噪声声波和声速_声波质点或物休在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波。可听声波的频率为20-20000HZ,高于20KHZ属超声波，低于20HZ为次声波。点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况下可形成柱面波。二声频f,声速C和声波的波长入有尢=c/f声速即声波的传播速度与媒质材料和环境有关。在空气中，声速C=331

4、.6+0.6t(m/s)其中，t为摄氏温度有声波存在的区域称为声场。声场大致可分为自由场、扩散场和半扩散场三种类型。一自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称自由场。在自由场中，任何一点，只有直达声，无反射声。消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间。静谧无风的高空或旷野可近似认为是自由场。二扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向做无规则传播的声场，称扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射状态。人为设计的混响室，就是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各

5、处的声压接近相等，声能密度处处均匀。半扩散场如果实验房间很大，以致边界墙面和天花板的反射可以忽略，只剩下地面的反射，这种空间称半扩散场，或半自由场。精密的声学测量和分析耍求在自由场或扩散场进行测试。一些工程要求的测试可以在半自由场进行。四近场和远场在不足两倍机器尺寸或所发声波最低频率的一个波长距离之内（二者中取大者），称为近（声）场；大于此距离，称为远（声）场。近场的质点速度与瞬时声压不同相，远场的质点速度与声压同相。声压与声压级声压指由丁声波存在而引起的大气压力增值。用符号P表示，其单位为匕(帕威N

6、/莎件顿/米2)。一个标准大气压为Ps=巾必=IO5Pa听阈声压也称为基准声压几=2x10*鬥(1000HJ声压级—SPL或LpP?PLp=101g—=201g—(dB)PoPoP—实际声压几一基准声压*通常，P和0()均指有效值，而非瞬时值。**痛阈声压和声压级分别为P=20匕，Lp=120dB(1000Hz)声弓虽与声弓虽级声强指单位时间内，声波通过垂直丁声波传播方向单位面积上的声能量。用符号z表示，单位为w/m2（瓦/米釣。对于球面波和平面波，声强与声压的关系为：1=^-（iV/m2）PcQ—空

7、气密度c—声速当温度为20°C时，pc=408（瑞利）声强级一SIL或LiIP2/pcP2J=101g-=lOlg—=101g-^ZoPo!pcPop=201g—=S⑷）A）即声强级与声压级有相同的值。*基准声强/（）10nW/m2（1000Hz）声功率和声功率级声功率指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。但一般指的是所谓声源声功率,即指某台机器所辐射的总声功率。将机器视为点声源，则距声源中心为厂（加）的球面各点的声强/与声功率W的关系为：或W=4/2/（W）吏功率级一4=lOlg^

8、=101g]+101g4(/2)%Zo*基准声功率％1012(w)对球面波LWLP201gr+11(dB)对半球面波Lp201g厂+8(必)在混响室^=L-ioigr+ioigv-i4(dB)Ls混响场中T•均声压级（dB）T混响时间（s）V房间容积（m3）20Hz30406010100200300WOSOOWOm2kHz346I1015响度级和等响曲线人耳对声音强弱的主观感受，不仅与声压级有关,而且与频率和波形有关。工程上，用单位为phon（方）的响度