实验1 噪声测量实验
目 的
1．掌握声压级的测量方法。

2．掌握噪声的测量方法。

原 理
声音是大气压上的压强波动，这个压强波动的大小简称为声压，以p 表示，其单位是Pa （帕）。

从刚刚可以听到的声音到人们不堪忍受的声音，声压相差数百万倍。

显然用声压表达各种不同大小的声音实属不太方便，同时考虑了人耳对声音强弱反应的对数特性，用对数方法将声压分为百十个等级，称为声压级。

声压级的定义是：声压与参考声压之比的常用对数乘以20，单位是dB （分贝）。

其表达式为：
L p ＝20lg 0
p p 式中，p 为声压，p 0是参考声压，它是人耳刚刚可以听到的声音。

值得注意的是两个声压级或多个声压级相加不是dB 的简单算术相加，是按照对数的运算规律相加。

声压级只反映声音的强度对人耳的响度感觉的影响，而不能反映声音频率对响度感觉的影响。

利用具有一个频率计权网络的声学测量仪器，对声音进行声压级测量，所得到的读数称为计权声压级，简称声级，单位为dB 。

声学测量仪器中，模拟人耳的响度感觉特性，一般设置A 、B 和C 三种计权网络。

声压级经A 计权网络后就得到A 声级，用L A 表示，其单位计作dB(A)。

经大量实验证明，用A 声级来评价噪声对语言的干扰，对人们的吵闹程度以及听力损伤等方面都有很好的相关性。

另外，A 声级测量简单、快速，还可以与其它评价方法进行换算，所以是使用最广泛的评价尺度之一。

如金属切削机床通用技术条件规定：高精度机床噪声容许小于75dB(A)；精密机床和普通机床噪声容许小于85dB(A)。

实际测量中，除了被测声源产生噪声外，还有其它噪声存在，这种噪声叫做背景噪声。

背景噪声会影响到测量的准确性，需要对结果进行修正。

初略的修正方法是：先不开启被测声源测量背景噪声，然后再开启声源测量，若两者之差为3dB ，应在测量值中减去3dB ，才是被测声源的声压级；若两者之差为4～5dB ，减去数应为2dB ；若两者之差为6～9dB ，减去数应为1dB ；当两者之差大于10dB 时，背景噪声可以忽略。

但如果两者之差小于3dB ，那么最好是采取措施降低背景噪声后再测量，否则测量结果无效。

测量环境中风、气流、磁场、振动、温度、湿度等因素都会给测量结果带来影响。

特别是风和气流的影响。

当存在这些影响时，应使用防风罩或鼻锥等测量附件来减少影响。

声级计一般都是由传声器单元、放大分析单元、显示仪表单元三大部分组成。

其工作原理方框图见图00－1。

图1-1 声级计原理方框图
1．传声器单元。

传声器单元由传声器和前置放大器组成。

传声器是将声信号转换成电信号的换能器，要求频率范围宽、频率响应平直、失真小、动态范围大、尤其是稳定性要好。

前置放大器起阻抗变换作用，要求具有输入阻抗高，输出阻抗低，以便与长延伸电缆连接。

2．放大分析单元。

放大分析单元应具有放大器和频率计权网络等。

放大器电路将来自传声器单元的微弱信号进行放大以达到一定幅度，要求有一定的放大量、一定的动态范围、频率范围宽等等，并确保放大器在整个测量范围内均不失真的反映输入信号的大小变化，以保证测量的准确性和可靠性。

计权网络是用有电网络来模拟人耳的响度感觉特性。

国家规定了三条曲线对应不同的响度级，其中A计权是模拟人耳对40方纯音的响应，B计权是模拟人耳对70方纯音的响应，C计权是模拟人耳对100方纯音的响应。

由于A计权网络测量的噪声声级值较为接近人耳对噪音的感觉，因此在噪声测量中往往用A声级来表示噪声级的大小。

有些声级计中还有D计权，主要是用于航空噪声的测量。

3．显示仪表单元。

包括检波电路，指示器电路等。

检波电路是将来自交流放大器的对应于交流信号进行检波，使直流放大器输出对应于被测声级的线性变化的直流电压。

检波电路有峰值、平均值和有效值检波电路，声级测量中，用的最多的是有效值检波电路。

声级计测量的结果都是在指示器上指示出来，指示器有模拟指示器和数字指示器两种。

指示电路还应具有“快”和“慢”时间计权特性。

4.滤波器与频谱分析。

噪音是由许多频率成分组成的。

在很多场合，光知道它的总声级是不够的，还需要知道它的频率成分分布，也就是说要知道它的频谱。

一般的噪声分析工作，利用倍频程滤波器已可获得较满意的结果，如果要更精细的对噪声进行分析，可选用1/3倍频程滤波器。

将滤波器的输入端接到声级计的交流输出端，就可以进行声音的频谱分析。

操作滤波器选择相应的中心频率点，声级计上显示就是在此滤波器内通过的噪声级。

将每一个倍频程噪声级读数在相应的频率坐标上画出来，就可以得到所分析的噪声的频谱曲线
仪器
本实验所用仪器为HS5618型积分声级计，该仪器符合国际IEC651 或GB3785-83Ⅱ型仪器的要求。

能实现一般声级测量并具有最大声级保持功能，其主要技术指标如下：1．测量范围：35～130dB
2．频率特性：A计权、C计权
3．检波特性：真实有效值
4．动态特性：快和慢
5．传声器：1/2英寸驻极体电容传声器
实验内容和步骤
1．每两人一组到实验室领取声级计，并进行仪器标定。

用标准声源标定时，显示器应指示94 ± 0.5dB，否则，调节CAL电位器使之达去到规定值。

2．从下表中选择合适的测量区域如各教学区、体育场、生活区等，确定测点位置，各区
按照下式计算各测点的等效连续声级L Aeq,T 。

L Aeq ,T ＝10lg [∑=n
i L PAi 11.010]－10lg n
其中n 为每个测点的数据个数。

L P Ai 为瞬时A 声级。

① 0 类标准，昼间50dB ，夜间60dB ，适用于疗养院、高级别墅区、高级宾馆等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB 执行。

② 1 类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。

乡村居住环境可参照执行该类标准。

③ 2 类标准适用于居住、商业、工业混杂区。

④ 3 类标准适用于工业区。

⑤ 4 类标准适用城市中的道路交通干线两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。

注意事项
1．选择测量区域时要充分考虑测量时的 安全性 ，不能离开校区。

若中心点的位置不便于测量（如房顶、污沟、禁区等），可移到旁边能测量的地方进行测量。

2．测量要求传声器离地面高1.2m ，并远离其他反射机构。

3．使用仪器时要安全可靠，不可掉在地上。

如因使用不当造成仪器损坏，按学校有关规定赔偿。

数据记录完毕，立即将仪器交还实验室（交还时也需校准验收）。

使用中有问题立即与实验室老师联系。

数据处理
要求注明实验时间、地点及环境状况，计算出个监测点的等效连续声级，给出该区域的噪声评定结论，并对该区域产生的噪声进行分析。

问题讨论
1．噪声信号是如何转换成电信号的？
2．若要了解噪声对人体健康的影响，如何选择测点位置？。