第4章 噪声测试和监测.docx

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第4章噪声测试和监测

第四章噪声测试和监测

4.1测量仪器

一、声级计

国际电工委员会IEC651和国标GB3785－83将声级计分作0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ四种等级（见表4－1），在环境噪声测量中，主要使用Ⅰ型（精密级）和Ⅱ型（普通级）。

表4－1声级计分类

类型

精密级

普通级

0

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

精度

±0.4dB

±0.7dB

±1.0dB

±1.5dB

用途

实验室标准仪器

声学研究

现场测量

监测、普查

国标GB/T14623－93规定，用于城市区域环境噪声测量仪器精度为Ⅱ型以上的积分声级计。

声级计一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器和指示器等组成。

图4－1是声级计的典型结构框图。

图4－1声级计方框图

1、传声器

一种将声压转换成电压的声电换能器。

（1）电容式传声器

●组成：

薄的张紧金属膜（或涂金属的塑料膜片）+后极板。

●原理：

加极化电压E0，使电容C0充电，声波入射，膜片振动，使片与板间隙变化，电容量变化，电阻R上的电流变化，交流电压输出。

图4－2是电容传声器的结构原理和等效电路。

图4－2电容传声器

●优点：

长期稳定性好；灵敏度温度系数低；有平直的宽频响应；受外界磁场和振动干扰小；为实验室标准传声器。

●缺点：

湿度大时，本底噪声高；易损坏。

（2）驻极体式传声器

优点：

●结构坚固；

●价格低；

●灵敏度高；

●频响不如电容式，但相差不大；

●无需极化电压；

●对机械振动影响不大；

●可在高湿度环境中使用。

缺点：

●稳定性差；

●不能在大于50℃中使用。

（3）压电式传声器

优点：

●比电容式牢固可靠；

●价格低；

●构造简单；

●稳定性好；

●无需极化电压；

缺点：

●对振动敏感；

●受温度和湿度影响大；

●频响不如电容式。

2、放大器

声级计的放大器部分，要求在音频范围内响应平直，有足够低的本底噪声，精密声级计的声级测量下限一般在24dB左右。

一般包括输入放大器和输出放大器两组。

3、衰减器

●声级计有较大的测量范围，一般25～130dB声级。

●衰减器一般以10dB分档。

4、滤波器

●声级计中的滤波器包括A,B,C,D计权网络。

●1/1倍频程。

●1/3倍频程滤波器。

5、主要附件

（1）防风罩

●可降低风噪声10－12dB。

●风速超过20km/h，不起作用。

（2）延长电缆

●屏蔽电缆连接电容传声器（随接前置放大器）和声级计。

●电缆的衰减很小，通常可以忽略。

●插头与插座接触不良，将会带来较大的衰减。

●需要对整个系统校准。

（3）校准器

●活塞发声器是一种较精确的校准器，它产生124dB±0.2dB声压级，频率250Hz，非线性失真不大于3％。

●声级校准器是一种简易校准器。

在1,000Hz处，校准值为93.6dB。

二、频谱分析仪

图4－3给出几种典型的噪声频谱：

（a）线状谱，（b）连续谱，（c）复合谱－在连续谱中叠加了能量较高的线谱。

这些频谱反映了声能量在各个频率处的分布特性。

图4－3噪声频谱图

三、磁带记录仪

四、实时分析仪

4.2声功率的测量

声源的声功率是声源在单位时间内发出的总能量。

它与测点离声源的距离以及外界条件无关，是噪声源的重要声学量。

测量声功率有三种方法：

混响室法，消声室或半消声室法，现场法。

国际标准化组织（ISO）提出ISO3740系列的测量标准。

相应的国家标准有GB6882－86,GB/T3767－1996和GB/T3768－1996。

一、混响室法

1、混响室要求

●体积大于180米3。

●墙的隔声和地面隔振好。

●壁面的反射系数大于0.98。

2、室内离声源r点的声压级为

（dB）

●Lw是声源的声功率级。

●Rθ为声源的指向性因数。

●R为房间常数，R=S

／（1－

）。

●S为混响室内各面的总面积。

●

为其平均吸声系数。

在混响室内只要离开声源一定的距离，即在混响场内，表征混响声的4/R将远大于表征直达声R/4r2。

于是近似有

（dB）

考虑到混响场内的实际声压级不是完全相等的，因此必须取几个测点的声压级平均值

。

由此可以得到被测声源的声功率级为

（dB）（4－3）

二、消声室法

消声室法是将声源放置在消声室或半消声室内进行测量的方法。

要求：

内壁装有吸声材料，能吸收98％以上的入射声能。

室内声音主要是直达声而反射声极小。

消声室内的声场，称为自由场。

测量时设想有一包围声源的包络面，将声源完全封闭其中，并将包络面分为n个面元，每个面元的面积Δsi,测定每个面元上的声压级Lpi,并依据（2－18）和（2－19）式导得

（dB）（4－4）

●包络面总面积：

●平均声压级：

三、现场法

现场测量法是在一般房间内进行的，分为直接测量和比较测量两种。

这两种方法测量结果的精度虽然不及实验室测得的结果准确，但可以不必搬运声源。

（一）直接测量法

与消声室法一样，也设想一个包围声源的包络面，测量包络面各面元上的声压级。

不过在现场测量中声场内存在混响声，因此要对测量结果进行必要的修正，修正值K由声源的房间常数R确定：

（dB）（4－5）

●

是平均声压级

●S0是包络面总面积。

修正值

（dB）

（dB）

式中V是房间的体积。

可见房间的吸声量越小，修正值越大。

当测点处的直达声与混响声相等时，K=3。

K越大，测量结果的精度越差。

减小K值方法：

（1）适当缩小包络面，即将各测点移近声源；

（2）临时在房间四周放置一些吸声材料，增加房间的吸声量。

（二）比较法

方法：

●预先测定标准声源（一般可用宽频带的高声压级风机）的声功率级。

●测量待测声源的声压级

●测量标准声源的声压级。

可得待测声源的声功率级：

（4－6）

●Lws是标准声源的声功率级

●Lp是待测声源现场测量的平均声压级

●Lps是标准声源现场替代测量的平均声压级。

4.3环境噪声监测方法

环境噪声不论是空间分布还是随时间的变化都很复杂，要求监测和控制的目的也各不相同，因此对于不同的噪声采用不同的监测方法。

一、城市区域环境噪声测量

为了掌握城市的噪声污染情况，给出环境质量评价，指导城市噪声控制规划的制定，需要进行城市区域噪声的普查。

国标GB/T14623－93《城市区域环境噪声测量方法》规定了具体的方法。

有两种测量方法可供选用。

对于噪声普查应采样网格测量法，对于常规监测，常采用定点测量法。

1、网格测量法

将要普查测量的城市某一区域或整个城市划分成若干个等大的正方格，网格要完全覆盖住被普查的区域和城市。

每一网格中的工厂、道路及非建成区的面积之和不得大于网格面积的50％，否则视该格无效。

有效网格总数应多于100个。

以网格中心为测试点，分昼间和夜间进行测量。

每次每个测点测量10分钟的连续等效A声级（LAeq）.将全部网格中心测点测得的10分钟的连续等效声级做算术平均运算，所得到的平均值代表某一区域或全市的噪声水平。

也可将测量到的连续A声级按5分贝一档分级（如60－65，65－70，70－75），用不同颜色或阴影线表示每一档等效A声级，绘制在覆盖某一区域或城市的网格上，用于表示区域或城市的噪声污染分布情况。

2、定点测量方法

在标准规定的城市建成区中，优化选取一个或多个能代表某一区域或整个城市建成区环境噪声平均水平的测点，进行长期噪声定点监测。

每日进行24小时连续监测，测量每小时的LAeq及昼间A声级的能量平均值Ld和夜间A声级的能量平均值Ln。

某一区域或城市昼间（或夜间）的环境噪声平均水平由下式计算：

（dB）（4－7）

式中，Li为第i个测点测得的昼间或夜间的连续等效A声级，Si为第i个测点所代表的区域面积，S为整个区域或城市的总面积。

将每小时测得的连续等效A声级按时间排列，得到24小时的时间变化图形用于表示某一区域或城市环境噪声的时间分布规律。

二、道路交通噪声测量

根据国标GB/T3222－94《声学－环境噪声测试方法》的规定，测量道路交通噪声的测点应选在市区交通干线一侧的人行道上，距马路沿20cm处，此处距两交叉路口应大于50cm。

交通干线是指机动车辆每小时流量不小于100辆的马路。

这样该测点的噪声可用来代表两路口间该段马路的噪声。

同时记录不同车种车流量（辆/小时）。

测量结果可参照有关规定绘制交通噪声污染图，并以全市各交通干线的等效声级和统计声级的算术平均值，最大值和标准偏差来表示全市的交通噪声水平，并用作城市间交通噪声的比较。

交通噪声的等效声级和统计声级的平均值应采用加权算术平均式来计算。

交通噪声的声级起伏一般能很好的符合正态分布，这时等效声级可用式（3－10）近似计算。

为慎重起见，一般常用作正态概率坐标图的方法来验证声级的起伏是否符合正态分布。

当需要了解城市环境噪声随时间的变化时，应选择具有代表性的测点进行长期监测。

测点的选择应根据可能的条件决定，一般不应少于7个，分别布置在：

繁华市区1点，典型居民区1点，交通干线两侧2点，工厂区1点，商住混合区2点。

测量时传声器的位置和高度不限，但应高于地面1.2m，也可以放置于高层建筑上以扩大监测的地面范围，但测点位置必须保持常年不变。

在每个噪声监测点，最好每月测量一次，至少每季度测量一次，分别在昼间和夜间进行，对同一测点每次测量的时间必须保持一致（例如都是在上午10时开始）。

不同测点的测量时间可以不同。

每次测量结果的等效声级表示该测点每月或每季度的噪声水平。

一年内测量结果表示该测点的噪声随时间、季度的变化情况。

由每年的测量结果，可以观察噪声污染的逐年变化情况。

三、机动车辆噪声测量方法

交通噪声是城市噪声的主要污染源。

而交通噪声的根本声源是机动车辆本身及其组成的车流。

由于车辆噪声随行驶状况不同会有变化，因此测定的车辆噪声级，既要反映车辆的特性，又要代表车辆行驶的常用状况。

国标GB1496－79《机动车辆噪声测量方法》和GB/T14369－93《声学－机动车辆定置噪声测量方法》具体规定了机动车辆的车外噪声、车内噪声和定置噪声的测试规范。

对城市环境密切相关的是车辆行驶时的车外噪声。

车外噪声测量需要平坦开阔的场地。

在测试中心周围25m半径范围内不应有大的反射物。

测试跑道应有20m以上平直、干燥的沥青路面或混凝土路面，路面坡度不超过0.5％。

图4－6机动车辆噪声测试位置

测试话筒位于20m跑道中心0点两侧，各距中线7.5m，距地面高度1.2m，用三角架固定。

话筒平行于路面，其轴线垂直于车辆行驶方向。

本底噪声（包括风噪声）至少应比所测车辆噪声低10分贝，为了避免风噪声干扰，可采用防风罩。

声级计用A计权，“快”档读取车辆驶过时的最大读数。

测量时要避免测试人员对读数的影响。

各类车辆按测试方法所规定的行驶档位分别以加速和匀速状态驶入测试跑道。

同样的测量往返进行一次。

车辆同侧两次测量结果之差不应大于2分贝。

若只用一个声级计测量，同样的测量应进行四次，即每侧测量二次。

取每侧二次声级的平均值中最大值作为被测车辆的最大噪声级。

车内噪声主要是影响驾驶人员对车外声音讯号的识别和车内人员的舒适性，而对环境影响不大。

定置噪声测量则主要用来分析鉴别车辆各部位的噪声源。

对这两种测量方法在此不作详细介绍。

四、工业企业噪声测量

工业企业噪声问题分为两类，一类是工业企业内部的噪声，另一类是工业企业对外界环境的影响。

内部噪声又分为生产环境噪声和机器设备噪声。

（一）生产环境噪声测量

国家标准GBJ87－85《工业企业噪声控制设计规范》规定生产车间及作业场所工人每天连续接触噪声8小时的噪声限制值为90dBA.这个数值是指工作人员在操作岗位上的噪声级。

测量时传声器应置于工作人员的耳朵附近，测量时工作人员应从岗位上暂时离开，以避免声波在工作人员头部引起的散射声使测量产生误差。

对于流动的工种，应在流动的范围内选择测点，高度与工作人员耳朵的高度相同，求出测量值的平均值。

对于稳定噪声只测量A声级，如果是不稳定的连续噪声，则在足够长的时间内（能够代表8小时内起伏状况的部分时间）取样，计算等效连续A声级Leq。

如果用积分声级计，就可以直接测定规定时间内的噪声暴露量。

对于间断性的噪声，可测量不同A声级下的暴露时间，计算Leq。

将Leq从小到大顺序排列，并分成数段，每段相差5dB，以其算术中心表示为70，75，80，…，115dBA,如70dBA表示68～72dBA，75dBA表示73－77dBA，以此类推。

然后将一个工作日内的各段声级暴露时间进行统计。

车间内部各点声级分布变化小于3dB时，只需要在车间选择1－3个测点；若声级分布差异大于3dB，则应按声级大小将车间分成若干区域，使每个区域内的声级差异小于3dB，相邻两个区域的声级差异应大于或等于3dB，并在每个区域选取1－3个测点。

这些区域必须包括所有工人观察和管理生产过程而经常工作活动的地点和范围。

（二）机器噪声的现场测量

机器噪声的现场测量应遵照各有关测试规范进行（包括国家标准、部颁标准、行业规范），必须设法避免或减小环境的背景噪声和反射声的影响，如使测点尽可能接近机器声源；除待测机器外尽可能关闭其他运转设备；减少测量环境的反射面；增加吸声面积等。

对于室外或高大车间内的机器噪声，在没有其他声源影响的条件下，测点可选得远一点，一般情况可按如下原则选择测点：

小型机器（外形尺寸小于0.3m），测点距表面0.3m;

中型机器（外形尺寸在0.3m－1m），测点距表面0.5m；

大型机器（外形尺寸大于1m），测点距表面1m；

特大型机器或有危险性的设备，可根据具体情况选择较远位置为测点。

测点数目可视机器的大小和发声部位的多少选取4，6，8个等。

测点高度以机器半高度为准或选择在机器轴水平线的水平面上，传声器对准机器表面，测量A，C声级和倍频带声压级，并在相应测点上测量背景噪声。

对空气动力性的进、排气噪声测点应取在吸气口轴线上，距管口平面0.5m或1m（或等于一个管口直径）处；排气噪声测点应取在排气口轴线45方向上或管口平面上，距管口中心0.5m，1m或2m处，见图4－7。

进、排气噪声应测量A，C声级和倍频程声压级，必要时测量1/3倍频程声压级。

机器设备噪声的测量，由于测点位置的不同，所得结果也不同，为了便于对比，各国的测量规范对测点的位置都有专门的规定，有时由于具体情况不能按照规范要求布置测点时，则应注明测点的位置，必要时还应将测量场地的声学环境表示出来。

图4－7进、排气噪声测量点位置示意图

（a）进气口噪声测点（b）排气口噪声测点

（三）厂界噪声测量

国标GB12349－90《工业企业厂界噪声测量方法》规定，测量应在被测企事业单位的正常工作时间内进行，分为昼、夜两部分。

测量应在无雨无雪的气候下进行，传声器加风罩，当风力大于5.5米/秒时应停止测量。

测量仪器精度为Ⅱ级以上的声级计或环境噪声自动监测仪。

用声级计测量时仪器动态特性为“慢”响应，采样时间间隔为5秒；用环境噪声自动监测仪测量时，仪器动态特性为“快”响应，采样时间间隔不大于1秒。

稳态噪声测量1分钟的等效声级；周期性噪声测量一个周期的等效声级；非周期性噪声测量整个正常工作时间的等效声级。

测点（即传声器位置）应选在法定厂界外1米，高度1.2米以上的噪声敏感处，如厂界有围墙，测点应高于围墙，若厂界与居民住宅相连，厂界噪声无法测量时，测点应选在居室中央，室内限值应比相应标准低10dBA。

在数据处理中应注意背景值的修正：

背景噪声的声级值应比待测噪声的声级值低10dBA以上，若测量值与背景值差值小于10dBA，应按表4-3进行修正。

表4-3背景值修正

差值（dBA）

3

4~6

7~9

修正值（dBA）

－3

－2

－1