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声振论坛FAQ整理:声学基础及噪音治理(一)

声振论坛FAQ整理:声学基础及噪音治理(一) 声学楼论坛
2016-04-26
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导读:编者按:本文是在声振论坛三周年之际由会员们自发组织整理的关于声学及噪声治理方面的FAQ,在此特与大家分享,感

编者按:本文是在声振论坛三周年之际由会员们自发组织整理的关于声学及噪声治理方面的FAQ,在此特与大家分享,感谢极郁王风、咕噜噜、hyl2323等所有参与组织、协调、整理工作的会员朋友们。同时也希望由其他会员朋友能够继续后续的整理工作。


Q1关于A计权的问题?

请教各位老师:请问A计权滤波器是怎样的一个模式?比如它输入是什么,输出是什么?它作用是什么?


A: 因为人而对声音的处理是非线性的,所以一个50dB 440Hz的纯音(puretone) 和一个50dB 1000Hz的纯音在你听来并不是完全一样的响。所以通过加权的方法, 是客观的测量能与主观的评测基本保持一致。A记权以1000Hz的纯音为基准(认为是人耳最为敏感的频率)。还是上面的例子:50dB 440Hz的纯音(pure tone) 实际上可能是与38.7dB 1000Hz的纯音听来是一样响的,那么38.7-50 = -11.3 dB 就是应该在440Hz 50dB下所加的权重。

------cindiya_fangzh


Q2什么是 1/3倍频程?

A: 1/3倍频程是起滤波器功能。因为听觉有掩蔽效应,当两个音频差到一定程度,互相的影响就小了,以此形成临界频率带宽,又因为音乐上,当频率成简单比数,则听起来比较和谐,标准化后就形成了倍频程。

------cenfan


使用 1/3 倍频程主要是因为人耳对声音的感觉,其频率分辨能力不是单一频率,而是频带,而1/3倍频程曾经被认为是比较符合人耳特性的频带划分方法,不过现在心理声学里提出了CriticalBand这么个频带划分方法,听说更符合人耳特性。

------hyl2323


Q3噪音单位问题?

振动单位和噪音单位都是dB,两者有什么区别?


A: dB是一种相对参考值, 方便比较范围较大之值对声音其声压参考值为 Pref=2*10^-5Pa, 声功率参考值为 Wref=10^-12Watt,声强参考值为 Iref=10^-12W/m*m,但以上之值仅针对空气, 对水而言声压参考值为Pref=1*10^-6Pa。


对振动亦然, ISO规定参考值为10^-6 m/s2, 但日本JIS规定为10^-5 m/s2,美制值为10^-8 m/sec。由于振动参考值规定尚无一致, 故一般需额外说明使用之参考值。

------chaching


對振動來說,測量單位有加速度,速度和力,參考數值就有所不同。N(dB)=20*lg(Measure Level / Reference Level),當 Measure Level 為加速度時,Reference Level a0=10^-6 m/(s*s) , 當 Measure Level 為速度時,ReferenceLevelv0=10^-9m/s,當MeasureLevel 為力時,ReferenceLevelF0=10^-6 N。

------百八煩惱風


Q4如何对应振动与噪音频率?

A: 1. 做一下振动、声音信号的相关分析;2. 电机或压缩机的转动频率是不是和电压频率一样?

------happyman


噪声频谱和振动频谱是有对应关系的,但是对应是比较复杂的。振动谱峰并不一定对应着噪声谱峰。这是由于辐射效率的问题,声辐射模态越低,辐射效率越高。电机或者压缩机的振动频率主要集中在 25Hz,50Hz,75Hz,100Hz...这是由于交流电的工频决定的。50Hz 最强可能是由于 50Hz 对应的声辐射效率最高。

------w89986581


有关电机的振动问题,其实还更复杂,它跟电机的相数,齿槽数都有关系。


在一定的转速下,转速除以 60 你得到了基频,基频乘以齿槽数在除以相数,你就得到了第一阶的阶次频率。既然是阶次,当然依次有 2 阶,3 阶,.... 就同发动机里的阶次分析是一样的道理。


在实际问题中,噪声和振动的关系很难通过相关性分析找到答案。很可能出现这样的情况:某种振动是噪音发生的源头,但是振动的频率却不表现在噪音的频率上,就是说他们是不一致的,这时候可能最好的方法就是trial and error,不断的尝试。

------cindiya_fangzh


  1. 压缩机的运转频率=电源频率(同步电机的话,异步电机则低一点,比如电源50HZ,压缩机则49.5HZ)

  2. 压缩机的振动波峰通常就发生在这些运转频率

  3. 压缩机的部件及冰箱或空调的部品自然频率就要避开这个运转频率的整数倍以免共振产生

  4. 压缩机的噪音与振动肯定有关系的,但对应关系受很多因素干扰。

------NoiseENGLE


Q5振动和声音的区别是什么?

振动信号和声音信号都可以用在故障诊断中,两者信号分析的方法也很类似。那么,两者的区别在哪里,两者在产生机理和传播过程中有什么不同?


A: 我觉得两者没有本质的区别

  1. 都是正弦运动的叠加


  2. 振动的传播介质是固体和液态的结构如金属、水等,噪声的传播介质是空气,这些不同的介质只是的物理特性不同,基本的原理都是一样的。


  3. 其实光也是一种波,只是频率比可听的声音高很多罢了,这两者也没有本质的区别。所以本质上振动和噪声没什么区别。

------stephenjin


Q6什么是粉红噪声?

A: 粉红噪声是自然界最常见的噪声,简单说来,粉红噪声的频率分量功率主要分布在中低频段。从波形角度看,粉红噪声是分形的,在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功率(能量)的角度来看,粉红噪声的能量从低频向

高频不断衰减,曲线为 1/f,通常为每 8 度下降 3 分贝。粉红噪声是最常用于进行声学测试的声音。利用粉红噪声可以模拟出比如瀑布或者下雨的声音。


------pengweicai


Q7声压级的局限性?

A: 声压级是频率和空间位置坐标的函数。一般情况下,声压在空间分布是不均匀的即空间每一点的声压都是不同的。采用声压来评价噪声往往会将某一点的声压大小认为是整个空间内噪声的大小,会产生以偏概全的不良影响。

-------Timoshenko


Q8人体器官固有频率范围是多少?

A: 眼球: 30~80 Hz

手-臂: 20~1250 Hz

人体: 1~80 Hz

胸: 80Hz

胃: 4~8 Hz

手腕: 50~200 Hz

膝: 2~20 Hz

眩晕: 0.1~0.5 Hz


Q9声音大小、强弱、高低的区别?

A: 声传播时也伴随着能量的传播.用单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的能量(声波的能量流密度)表示.声强的单位是瓦/米平方.声强的大小与声速成正比,与声波的频率的平方、振幅的平方成正比.超声波的声强大是因为其频率很高,炸弹爆炸的声强大是因为振幅大。你说的这两个概念还是有一定区别的!

------octopussheng


从声音品质方面解释,声音的大小是响度,声音的高低是尖锐度,他们都是评价声音的指标。所以这两个还是有区别的。

------jany0284


声音的大小与与声压和频率有关;声音音调的高低一般只与频率有关。


声音大小用声压级、响度等来衡量:线性声压级只考虑客观声压大小,不考虑频率的影响;A计权声压级考虑了人耳对不同频段的敏感程度;响度更偏向主观感觉的统计特征。


音调的高低正如4楼所说,用sharpness尖锐度来衡量,是一个心理声学量。


总之,声音的大小和高低是有区别又有联系的(矛盾的统一是放之四海而皆准),声品质评价相对其它物理量的一个重要特点是与人的心理情绪有关,如小孩的尖叫哭声与女高音,如果客观的声压和频率都相近,具体哪个更大更高就取决当事人的心态了。

------hyl2323


Q10声辐射阻尼研究?

A:  辐射阻就是振动转化成声波辐射出去部分,辐射抗表示流体介质引起附加质

量。但是这个辐射阻抗如何去定义呢?不同形状的辐射面辐射阻抗是不同,同时随着频率变化,并且与表面的具体振速分布有关。当然若只关心高频的情况,可以认为辐射阻为流体介质的特性阻抗,辐射抗等于零。我关心的主要是低频情况,即辐射阻抗和频率和表面形状、具体振速分布都有关的。

------w89986581


探讨的问题是,弹性板在激励作用下产生振动,如果考虑辐射的效应,弹性板的振动响应应该有所变化,附加质量导致结构振动固有频率变化,那么辐射阻

尼会使结构响应降低,理论上这样理解。由于考虑的是结构声振耦合,仅仅为低频段,实际计算时如何模型化和求解..

------欧阳中华


根据薄板的边界条件(简支、固定等),确定振动模态,将振动方程中的位移、激励力以及介质反作用力写成振动模态叠加形式,正交展开,确定其中的系数,并能够得到系统阻抗,即机械阻抗加上辐射阻抗,后者就是你关心的辐射阻尼与共振质量。需要强调的是:由于板尺度的影响,各阶模态阻抗是相互耦合的。对于非规则形状的板,其振动模态解析式不容易计算;对于非平面板、非球壳等,介质反作用力也很难写成解析式,辐射阻尼更无法计算,只能数值计算或者近似(ansys就是近似)。

------w89986581


就其定义而言,有功功率等于振速有效值的平方与辐射阻尼乘积;无功功率等于振速有效值平方和附加质量的乘积。可能是我们各自的出发点不同,我认为最难确定的是低频时流体的辐射阻尼以及附加质量。

------w89986581

-- 未完待续 --



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来源:声振论坛   

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“声学楼”创办于2005年,致力于促进声学领域技术交流与应用。历经多年发展,声学楼已从一个单纯声学工程师交流平台,成长为音频企业上下游多方参与音频技术专业论坛之一,每年还通过举办技术研讨会、年会等活动,搭建起与会的行业供需双方沟通的桥梁。
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