噪声测定实验 教案
一 实验目的
1掌握AWA5610C声级计的工作原理及其使用方法
2掌握AWA6270A噪声频谱分析仪的工作原理及其使用方法
二 实验内容
1使用AWA5610C声级计测量噪音
2使用AWA6270A噪声频谱分析仪测量噪音
三 实验原理
1 AWA5610C声级计的工作原理
工作原理是被测的声压信号通过传声器转换成电压信号，然后经衰减器、放大器以及相应的计权网络、滤波器，或者输入记录仪器，或者经过均方根值检波器直接推动以分贝标定的指示表头。
2 AWA6270A噪声频谱分析仪的工作原理
工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大,滤波与检波传送到CRT的垂直方向板。
四实验设备仪器
（一）AWA5610C声级计
AWA5610C型积分声级计是一种袖珍式智能化噪声测量仪器，可广泛应用于环境噪声的测量与自动监测，也可用于劳动保护、工业卫生及各种机器、车辆、船舶、电器等工业噪声测量。本仪器采用了先进的数字检波技术，具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽等优点。
主要技术性能：
1.传声器：Φ12.7mm(1/2”)驻极体测试电容传声器，灵敏度：约40mV/Pa，频率范围：20Hz～12.5kHz。
2.测量范围：35～130dBA(以2×10-5Pa为参考，下同）
3.频率范围：20Hz～12.5kHz
4.频率计权：A计权
5.时间计权：快（F），慢（S）
6.检波器特性：真有效值、峰值因数3
7.准确度：2型
8.测量时间：手控、10s、1min、5min、10min、20min、1h、4h、8h、24h。
9.显示：4位LCD，直接显示测量结果Lp、Leq、Lmax、Lmin、Linst、Tm及日历年、月、日、时、分、秒等。
10.储存：60组数据，包括年、月、日、时、分、设定时间、测量经历时间、最大声级， 最小声级、等效声级。
11.输出接口：RS—232C，可接至微型打印机或计算机。
12.打印：另配UP-40TＳ微型打印机，打印测量结果。
13.校准：使用声级校准器，声级94.0dB，频率1kHz。
14.电源：4×LR6（5#）电池，推荐使用碱性电池。外接电源5～6V， 外接电源和内部电池不可同时使用。
15.外形尺寸：l×b×h(mm)：210×72×32。
16.质量：300克
17.符合标准：IEC61672-20##、GB／T17181-1997 2级
声级计的外形如图1所示，它主要由电容传声器、前置放大器和主机组成。
（二）AWA6270A噪声频谱分析仪
ＡＷＡ６２７０A型噪声频谱分析仪是一种袖珍式智能化噪声测量仪器，它集频谱分析仪、积分声级计、噪声统计分析仪、数据采集器和噪声剂量计等几种功能于一机，符合ＩＥＣ６５１、ＩＥＣ８０４和ＧＢ３７８５、ＧＢ／Ｔ１７１８１对１型脉冲声级计和积分声级计的要求，也符合ＩＥＣ１２６０和ＧＢ／Ｔ３２４１对倍频程和１／３倍频程滤波器的要求。可用于工业噪声测量、环境噪声测量、机场噪声测量、建筑声学测量和劳动保护、工业卫生等噪声测量，尤其适用于对噪声进行频谱分析。
主要技术性能：
1.符合标准：GB/T3785、GB/T17181、IEC61672-2002 2级
2.传声器类型：φ12.7mm予极化测试电容传声器
3.测量范围：35—130dB(A) (ref. 20μPa)
4.频率范围：20Hz—12.5kHz
5.频率计权：A,C, Z(平直)
6.时间平均：指数平均（有效值）F，S及线性平均
7.检波特性：RMS(有效值)数字检波,峰值因数≥3
8.滤波器：内置倍频程滤波器(开关电容方式),滤波器中心 频率 31.5, 63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k,8k(Hz),符合GB/T3240-1998和 IEC61260-1995 2级
9.统计分析功能：测量Lp, Leq, Lmax, Lmin, L5, L10, L50, L90, L95, 和24小时测量
10.积分测量时间：手动, 10s,1min, 5min, 10min, 20min, 1h, 4h, 8h, 24h及24(整点)
11.显示器：4位LCD
12.储存功能：120组以上数据
13.输出：RS-232C接口至微型打印机或微机,可打印出统计分布 图,累计分布图,24h分 布图和频谱图
14.校准：声校准,利用声校准器校准,声压级：94dB+0.3dB,频率：1kHz+10Hz
15.电池：4 x LR6(4节5号碱性电池),可连续使用24h以上,亦可外接电源
16.外形尺寸(H x W x D)mm：210 x 72 x 32
17.质量(kg)：0.3
注：关于A、B、C等计权方式
A-weight,即A计权，计权的意思是指将某个数值按一定规则权衡轻重地修改过，由于人耳对中频特别敏感，所以如果一台放大器的中频段讯噪比足够大的话，那么即使讯噪声比在低频和高频段稍低，人耳也不易察觉。可见如果采用了计权方式测量讯噪比的话，其数值一定会比不采用计权方式为高。以A计权来说，其数值会较不计权高。
另：为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性，把电信号修正为与听感近似值的网络，这种网络叫作计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级（叫线性声压级），而是经过听感修正的声压级，叫作计权声级或噪声级。
计权网络一般有A、B、C三种。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性，C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。三者的主要差别是对噪声低频成分的衰减程度，A衰减最多，B次之，C最少。A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性，因此是目前世界上噪声测量中应用最广泛的一种，B、C已逐渐不用。
从声级计上得出的噪声级读数，必须注明测量条件，如单位为dB，且使用的是A计权网络，则应记为dB（A）。
五 实验步骤
（一）AWA5610C声级计的使用
声压级Lp的测量
（1）按“开/复位”健约1秒后放开，仪器上的液晶显示器全部点亮，接着显示型号“5610”，两秒后就可正常使用；
（2）此时液晶显示器左侧箭头不显示，仪器上显示的数值就是A计权声压级Lp，液晶显示器每秒刷新一次，声压级实际上指的是一秒内的最大声级。
（3）如果被测噪声起伏较大，造成示值变化较大，按几下“时钟/F/S”键，使显示器上方箭头指向S，可以增加平均时间使指示值减小。
（二）AWA6270A噪声频谱分析仪
1声压级Lp的测量
按“开/复位”健或使用“设定/方式”键使液晶显示器的左边箭头不显示，仪器上显示的数值就是A声级，液晶显示器每秒刷新一次，声压级实际上指的是一秒内的最大声级。
2 统计声级的测量
1）平均声级的测量
（1）测量前，通过“调节/时间”键，预先设定测量时间（按一下该键，显示屏右边箭头往下移一位，如第一次指向10s…）。
（2）测量时间设定好后，按一下“启动/暂停”键，显示器上出现闪动的采样符号“V”，表示已开始Leq的测量，用“设定/方式”键，使显示器左边的箭头指向Leq，屏上显示的是到读数时为止所经历的Leq值。
（3）到达设定好的测量时间后，采样符号消失，表示测量已经自动结束，并存入机内。屏幕上显示的“XX.X”即为刚才设定时间的Leq值。
（4）再按“启动/暂停”，开始下一次测量
2）统计声级的测量方法
测量方法同1），在测量Leq的同时已经在测量Ln，这时只要按一下“设定/方式”开关，使显示器左边箭头指向Ln，显示的“XX.X”即为Ln值。
3）Lmax
测量方法同1），在测量Leq的同时已经在测量Lmax，这时只要按一下“设定/方式”开关，使显示器左边箭头指向Lmax，显示的“XX.X”即为Lmax值。
4）Lmin
测量方法同1），在测量Leq的同时已经在测量Lmin，这时只要按一下“设定/方式”开关，使显示器左边箭头指向Lmin，显示的“XX.X”即为Lmin值。
5）调阅
机内存储的数据可以用调阅功能任意查看。按一下清除键，使测量时间回到手控，再按“单次/24h”，此时按键起调用功能，显示数据回到第一组，用户可以用“设定/方式”键顺序查询各组测量数据，再按一次“单次/24h”，娴熟数据向前前进一组。组号加1。
六 实验注意事项
1 电容传声器为敏感易损部件，要注意避免其损坏；
2 使用前一定先要检查电容传声器和前置放大器是否已经安装好；
3 仪器使用电池应选用高能碱性电池，不使用时应将电池取出。
七 噪声标准
1．工业噪声允许标准
《工业企业噪声卫生标准》规定：新建、改扩建企业的作业场所噪声允许标准为85dB(A)；现有企业经努力达不到标准时，可放宽到90 dB(A)；对不同接触时间也有不同的允许噪声级，时间减半，允许噪声级可提高3 dB(A)，但不论暴露时间有多短，最高允许噪声为115 dB(A)。
2．交通噪声允许标准
无论白天和夜晚都是70 dB(A)。
3．城市环境噪声允许标准
说明：
0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域。
1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。
2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。
3类标准适用于工业区。
4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声（指不通过列车时的噪声水平）限值也执行该标准。
八 实验报告撰写要求
1 认真完成，写清实验目的、原理、仪器设备主要构造、实验操作步骤、注意事项等
2要求测量：
1） 小声、正常、大声说话的声级
2） 校园内噪音
3）交通噪声测量
4）**风网风扇开动时不同距离平均声级、最大、最小声级
测量后的数据要求整理成表格的形式，并将距离风网风扇不同距离的平均、最大、最小声级绘制成曲线的形式（横坐标为距离，纵坐标为声级），并对曲线结果进行简要分析，对照噪音标准给出是否合格的结论。实验数据记录表范例如下表：
表1 噪声LP、Leq、Lmax、Lmin测定 单位：dB(A)
第二篇：噪声测量实验
实验00 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：
Lp＝20log
式中，p为声压，p0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LA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00－1 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 TES-1350A 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，各区域测点数自由选择，总测点数为10～15。
3．每隔5秒读一瞬时A声级，每次每个测点应连续读取60个数据。将数据填入表格。
测量区域： 测量点编号： 测量时间：
（其余表格自拟）
按照下式计算各测点的等效连续声级LAeq,T 。
LAeq,T＝10lg[
]－10lgn
其中n为每个测点的数据个数。LPAi为瞬时A声级。
4．按照计算结果在毫米方格纸上绘制噪声污染柱状图。横坐标为测量地点。纵坐标为等效连续声级。
5．根据城市区域噪声标准 GB3096 — 93 （见下表）进行噪声评定
各类标准的适用区域
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，绘处所测区域的噪声分布图，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？
3．怎样准确的扣除背景噪声的影响？