噪声的测试
噪声的测试
一、问题描述
1.空调器厂与压缩机厂签定技术协议时，就噪声值的谈判经常不能达成协议。
2.某厂下线一台SHX33压缩机，下线原因是噪音大，经了解是一位员工在生产时凭借自己的感觉，好象噪音较大。之后，SHEC有关人员将此台压缩机带回公司做进一步的测试，测量结果发现并无异常，是合格产品。
二、原因分析
一般空调器厂家测量噪音的设备是为测量空调专用的，根据国标规定大多是在半消音室，一米距离测量，基本上只测量储液器方向一点的实际值。而SHEC是在全消音室，离壳体表面30cm，测量背对储液器1点与中心垂直方向2点的平均值。根据实际经验，两种测量形式对G系列而言大约相差6db，对H系列而言大概相差9.5db。空调器厂与压缩机厂噪音测量方面的差异，使我们有必要了解一下噪音各方面的知识，从而使双方能够更好的合作。
三、噪声的了解
声音是一种机械波，是物体的机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果。声波是声振动所激起的纵波。人耳的可听频率范围约为20-20000Hz，称为声频范围。
噪声是一种扰乱听觉、破坏安静的声音。产品的噪音对环境影响很大，危害人类身心健康。因此，噪声也是评定产品质量的标准之一。
P1
噪声的测试
声音有强弱之分。描述声音强弱的物理量叫做声强，通常用I来表示。某一点的声强，是指在该点垂直于声传播方向的单位面积上在单位时间内通过的声能，引起人耳产生听觉的声强的最低限叫“可闻域”，该声强约为10-12W/m2；而人耳可以忍受的最大声强约为1W/m2，超过这一数值，将使人耳疼痛，所以，这一极限也称为“痛域”。
声波传播时，由于空气受到振动而引起了疏密的变化，使在原来大气压强上叠加了一个变化的压强，这个叠加的压强称为声压，用P表示。通过计算可知，对于球面声波或平面声波，某一点的声强与该点的声压的平方成正比，即1∝P2。
我们选用某I0作为相对比较的声强标准，来标识某声音的强弱，称为“声强级”，国标上选用I0=10-12W/m2 ，规定：
声强级 LI = 10 lgI/I0 db
而利用声强与声压的平方成正比的关系，我们也可以用声压来表示声音的强弱，即“声压级”。
声压级 LP = 10 lg(P/P0)2=20 lgP/P0 db 其中, P0=0.0002μbar 。
为了直接表示声源发声能量的大小，我们还引入了声功率的概念。声源在单位时间内以声波的形式辐射出的总能量称为声功率，以W来表示。声功率级定义如下：
声功率级 LW =10 lgW/W0 Db 其中， W0 =10-12W 。
P2
噪声的测试
声音听起来有的尖锐，有的低沉，这是由于音调高低不同而造成的，而音调高低的差异主要取决于声振动的频率。对于20-20000HZ的可闻声，频率有1000倍的变动范围，为了便于分析，人们把宽广的声频范围划分为几个有限的频段，即所谓频程。
目前，采取分成十段的方式，每段以其几何中心频率来命名，这称为“倍频程”，倍频程的含义即为：各频程的上截止频率是其下截止频率的2倍，倍频程的中心频率分别为S15，63，125，250，500，1000，2000，4000，8000，16000Hz ，每一频率的中心频率，上截止频率、下截止频率有如下关系：
f中心= f上×f下
式中， f中心…………………… 频段的中心频率 f上 …………………… 频段的上截止频率 f下 …………………… 频段的下截止频率
若把一个倍频程再分为3份，即得到“1/3倍频程”。 噪声的主观评价——响度级与等响曲线
人耳对声音的感受不仅和声压有关，而且也和频率有关，声压级相同而频率不同的声音听起来是不一样的。根据人耳的这一特性，我们引入了一个与频率有关的响度级，其单位为phon（方）。我们取1000Hz的纯音作为基准声音，若某噪音听起来与该纯音一样响，则该噪声的响度级就等于这个纯音的声压级。如某噪声听起来与声压级85dB频率1000Hz的基准声音同样响，则该噪音的响度级就是85phon。也就是说，响度级就是声音响度的主观感觉量，它把声压级与频率用一个单位统一起来了。利用与基准声音比较的方法，就可以得到各个可听
P3
噪声的测试
范围的纯音的响度级，这个结果就是等响曲线。
从等响曲线可以看出，人耳对高频声，特别是2k-5kHz的声音敏感，而对低频声，特别是100Hz以下的声音不敏感。例如，同样是40phon的响度级，对应1kHz的声音声压级为40dB；对3k-4kHz的声音，其声压级为33dB；而对100Hz的声音，其声压级为52dB 。
在声学测量仪器中，参考等响曲线，为模拟人耳对声音响度的感觉特性，在声级计上设计了3种不同的计权网络，计A、B、C网络，每种网络在电路中加上对不同频率有一定衰减的滤波装置。C网络对不同频率的声音衰减较小，它代表总声压级；B网络对低频有一定程度的衰减；A网络则对低频段（500Hz以下）有较大衰减，因此，A网络对高频敏感，对低频不敏感，这正与人耳对噪声的感觉一致。所以，近年来，人们在测量中，往往用A网络测得的声级来代表噪声的大小，称A声级，记做dB(A)。
四、噪声测量系统的组成
最基本的噪声测量系统有三部分仪器组成，如图1所示。
传声器
放大器 图1
显示器
传声器把声信号转变成电信号，一般测试用的传声器大多用电容传声器。由于电容传声器输出阻抗很高，作为信号放大用的放大器就需要有一些特殊要求。通常将放大器做成二个部分：前面部分紧接传声器，称作前置放大器，主要起阻
P4
噪声的测试
抗变换作用，其输出的是低阻抗的电压信号，可以接较长的电缆；后面部分是一般电压放大器，经放大后的信号可以用检波电路变成直流输出，最终用表头或其他方式显示。
为了满足噪声测量的特殊需要，在放大器中设置了改变量程用的输入输出衰减器和放大器；为了测量不同计权声级，又设置了A、B、C和D计权网络；有的为了测量频带声压级，在放大器电路中还有滤波器输出输入接口。
五、实际应用时有两种组合形式： 1.由单个仪器配套成测量系统
该设备通常用在试验室等场合，往往可以进行多点同步测量。
＜ 传声器
前置放大
长电缆
图2
＜ 测量放大器
＜ 磁带机
2.便携式组合测量仪器
通常作为现场测量之用，由传声器、前置放大器、衰减器、放大器、计权网络、检波电路和显示表头组合而成。这就是噪声测量中用得最普遍的声级计。
a.传声器
传声器又称为话筒，声学测量中用得较多的是电容传声器。它具有高的灵敏度、宽的频响、好的瞬时性等特点。但是，电容传声器需要外加极化电压，制作
P5
噪声的测试
