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振动和噪音的主观评价剖析

2023-10-02 12:49:37信息公告36

在震动和噪音检测中,对于人体接触的震动和人耳听见的声音,往往须要通过考虑人体对震动和噪音的主观感悟,来评价震动和噪音的大小。ITV物理好资源网(原物理ok网)

通常情况下,对于相同幅值并且不同频度的震动或噪音声音的利用与噪声的控制,人体觉得的硬度是不同的。诸如,人体各部位对震动的敏感频度包括:身体水平1~2Hz,身体垂直4~8Hz,手指6~8Hz,眼珠60~90Hz,颅骨100~200Hz,胸腹系统3~6Hz,头胸肩系统20~30Hz。而对于声音则在2000~的范围较为敏感。ITV物理好资源网(原物理ok网)

在震动评价中,主要包括人体的计权剖析以及四肢系统的计权剖析。在应用这种计权时,因为使用的国际或国外标准不同,往往会造成剖析结果的差别,本文将做简单的比较和讨论。ITV物理好资源网(原物理ok网)

在噪音评价中,传统使用的计权声压级主要考虑人耳对声音的生理体会程度,而近年逐步盛行的声品质剖析评价中,除了更确切地反映生理体会,还更多考虑了人的心理体味。ITV物理好资源网(原物理ok网)

人体震动计权ITV物理好资源网(原物理ok网)

1.身体计权ITV物理好资源网(原物理ok网)

震动检测中对人体的计权主要为了研究、评价和比较震动环境对人体的影响。人体震动座标系以肾脏为直角座标原点,以背-胸轴为X轴,右侧-一侧轴为Y轴,脚-头轴为Z轴。ITV物理好资源网(原物理ok网)

按照:1997标准,对人体在X、Y和Z方向的频度计权可适宜人体的坐、立和卧三种体位,共有7种计权形式,其中同时适宜三种体位的人体水平(包括X和Y方向)和垂直(即Z方向)计权最为常用,这两种计权曲线如图1所示。ITV物理好资源网(原物理ok网)

图1人体震动计权系数ITV物理好资源网(原物理ok网)

在对人体震动进行计权剖析时,往往使用1/3外频程谱的方式。其频度轴按1/3外频程进行界定,幅值以震动加速度有效值的量级(简称振级)表示,如下式所示。ITV物理好资源网(原物理ok网)

式中,a0为参考加速度,等于10-6m/s²。ITV物理好资源网(原物理ok网)

研究人体震动计权的频度范围通常在0.25~160Hz。从计权曲线上可以看出人体在X和Y方向的敏感频度为1~2Hz,在Z方向的敏感频度为4~8Hz。ITV物理好资源网(原物理ok网)

2.手传计权ITV物理好资源网(原物理ok网)

在评价通过手或手臂传递到手指系统的机械震动时,手传计权可反映人体四肢系统对不同频度震动的觉得度,适宜人手握住或伸掌按压处于震动状态的机械结构。-1:2001中对此有详尽描述和定义,手传计权曲线如图1所示。ITV物理好资源网(原物理ok网)

对手传震动的计权剖析也经常使用1/3外频程谱的方式,幅值以加速度有效值的振级表示,同上式。研究手传震动的频度范围通常在4~,从计权曲线上可见胸口系统的敏感频度大概为8~16Hz。ITV物理好资源网(原物理ok网)

3.计权标准的比较ITV物理好资源网(原物理ok网)

在实际使用中因为使用不同的标准,可能促使人体震动计权的结果存在一定的差异。在:1985中除了定义了人体震动计权特点,还给出了易于记忆的近似计权系数,GB/:1992中则使用该近似计权系数。而在:1997和:2005中不再提供该近似系数,但是其确切系数也与先前的版本稍有不同,但是提供了含带限混频器的系数。因而选择不同标准时则会得到不同的结果。对于手传计权的系数也存在完全相同的情况。ITV物理好资源网(原物理ok网)

表1中列举了最新ISO标准与GB标准中使用系数的不同,后者为含带限的确切系数,前者为易于记忆的近似系数。图2~4为不同系数的曲线比较。ITV物理好资源网(原物理ok网)

从中可以看出在个别频带中的计权系数可能会相差3dB以上。据悉在手传计权系数中,最新的ISO标准高考虑带限混频器,因此在6.3Hz以下的频带是衰减的,这点与先前的标准有较大区别。ITV物理好资源网(原物理ok网)

表1震动计权系数的比较(5~50Hz)ITV物理好资源网(原物理ok网)

噪声控制声音利用什么传播_噪声控制的途径有哪些_声音的利用与噪声的控制ITV物理好资源网(原物理ok网)

图2身体X/Y震动计权系数的比较ITV物理好资源网(原物理ok网)

图3身体Z震动计权系数的比较ITV物理好资源网(原物理ok网)

图4手传震动计权系数的比较ITV物理好资源网(原物理ok网)

4.震动曝露评价ITV物理好资源网(原物理ok网)

震动曝露主要用于评价人体长时间持续曝露于一定的震动环境,尤其是震动环境处于变化状态。一般可使用等效连续均方根值Aeq和等效连续振级Leq来表示。ITV物理好资源网(原物理ok网)

式中,ae(t)为某时间t的加速度均方根值,m/s²。ITV物理好资源网(原物理ok网)

声音计权剖析ITV物理好资源网(原物理ok网)

因为人耳的生理构造等特征,人对声音的主观觉得与客观测量的响度之间有极其复杂的关系。可使用音调指标来描述人对声音强弱的主观体会,而等音调曲线如图5所示,可见音调除了与频度有关,并且与信噪比大小有关。实际应用中往往使用简化的计权声压级,仅仅对频度进行计权估算,来近似人耳的真实感悟。ITV物理好资源网(原物理ok网)

1.计权声压级ITV物理好资源网(原物理ok网)

目前成为国际标准的计权网路有A、B、C、D几种。其中A、B和C计权曲线分别为、和三条等响曲线的反曲线,符合这三种音调下声音的主观体会。实际使用中A计权最为常用,几乎成为一切检测的基础,而B和C计权则不太符合普通声学环境下的人体体会而较少使用。ITV物理好资源网(原物理ok网)

噪度和觉得噪音级是专门用于评价客机的主观量,反映噪音造成的干扰程度。D计权为40noy等噪线的反曲线,是符合的用于客机噪音检测的计权形式。ITV物理好资源网(原物理ok网)

据悉还有SI计权(语言干扰级,Level)表示噪音对语言通信的干扰程度,使用500到的外频程声压级平均值来估算,语言干扰级可拿来反映满意可懂度(可懂度不高于95%)的正常攀谈的最大距离。ITV物理好资源网(原物理ok网)

图5纯音等响曲线ITV物理好资源网(原物理ok网)

2.声曝露评价ITV物理好资源网(原物理ok网)

声曝露主要用于评价人体长时间持续曝露于变化的噪音环境。当噪音为非稳态噪音时,某个瞬时测得的声压无法代表整个观测期间的声压,这时可用等效连续A声压LAeq来表示,相当于将一定期间内起伏不定的噪音等效成能量相等的一个连续稳定噪音。ITV物理好资源网(原物理ok网)

式中,p0为基准信噪比,等于20uPa。ITV物理好资源网(原物理ok网)

噪声控制声音利用什么传播_声音的利用与噪声的控制_噪声控制的途径有哪些ITV物理好资源网(原物理ok网)

而A计权声曝露级LEA则将时间间隔T内的总声能量表示为1s的等效量,如下式,可以拿来比较不同噪音风波。ITV物理好资源网(原物理ok网)

式中,T0为基准持续时间,等于1s。ITV物理好资源网(原物理ok网)

据悉,对于环境噪音的评价还经常包括累计百分声压LN、交通噪音指数TN1和噪音污染级Lnp等,均可以反映一段较长时间内的总体噪音水平。ITV物理好资源网(原物理ok网)

其中声音的利用与噪声的控制,累计百分声压LN是指在规定观测时间T内,有N%的时间的声压超过某一LA值,这个LA值就是累计百分声压LN,单位分贝。评价城市区域环境噪音常用L10、L50和L90,有些国家也使用L5和L95。ITV物理好资源网(原物理ok网)

交通噪音指数TN1定义如下,其中L10和L90是在24小时户外测得的A声压的基础上统计得到的。ITV物理好资源网(原物理ok网)

噪音污染级LNP定义如下,其中σ为观测时间公测量值的标准误差。ITV物理好资源网(原物理ok网)

图6为一段时间公测量某高噪音厂房环境中的噪音变化曲线,以及上述各类热阻指标。ITV物理好资源网(原物理ok网)

图6某高噪音厂房内的环境噪音评价ITV物理好资源网(原物理ok网)

声品质剖析ITV物理好资源网(原物理ok网)

计权声压级仅仅在一定硬度的噪音水平上可以反映人的体会,对于其他大小的声音则具有较大的偏差。因而现代产品设计中,越来越多地使用声品质指标进行噪音评价和改进。ITV物理好资源网(原物理ok网)

因为人耳对声音频度具有掩蔽效应,某纯音频度附近的某个频带范围内的声音会对该纯音形成掩蔽效应,即该纯音被其他声音所吞没。依照此特性,在声品质剖析中则将人耳触觉范围界定为24个临界频带(Band),符号为z,单位为Bark。ITV物理好资源网(原物理ok网)

而在声压剖析中,经常将人耳触觉频度范围按1/3外频程方法进行界定,在280Hz以上二者对于频带的界定比较接近,而高于280Hz的频度范围,每位临界频带相当于若干个1/3外频程频带的组合。可见,在较高频率范围内,1/3外频程频带较为接近于人耳的掩蔽效应,而低频范围内则界定过细,超出了实际人耳对频度的敏感能力。ITV物理好资源网(原物理ok网)

音调是最基本的声品质参数,是触觉判定声音强弱的属性,依据它可以把声音排成由轻到响的顺序,它主要依赖于造成触觉的信噪比,同时也与声音的频度和波形有关,音调的符号为N,单位为宋(sone)。声压级定义为,依照听力正常者判定为等响的纯音的声压级,符号为Ln,单位为方(phon),音调级与音调之间可以直接换算。由和提出的音调估算模型早已成为国际标准,而且目前其他的声品质参数仍未被标准化。图7为水壶烧沸水全过程的声音音调谱阵剖析。ITV物理好资源网(原物理ok网)

图7水壶烧沸水全过程的音调谱阵ITV物理好资源网(原物理ok网)

当声音的音调不大时,人的主观体会愈发倾向于心理觉得。因而对于产品的声品质评价还包括尖锐度、波动度、粗糙度等指标。ITV物理好资源网(原物理ok网)

综合多种热阻反映人对噪音的主观体会是声品质剖析的重要目标,主要使用苦恼度(PA、,又称厌恶度、骚扰度等)指标,再者还有愉悦度等。这类综合热阻未能完善确切统一的模型,目前国外外的大批学者针对苦恼度进行了大量的实验统计和建模研究,而且多集中在针对某一特定噪音环境下的苦恼度建模。ITV物理好资源网(原物理ok网)

在DASP软件中,目前关于苦恼度的剖析使用如下公式。ITV物理好资源网(原物理ok网)

其中,N5为以sone为单位的累积比率音调,wS为反映尖锐度的系数,wFR为反映波动度和粗糙度的系数。ITV物理好资源网(原物理ok网)

结束语ITV物理好资源网(原物理ok网)

与人直接接触的震动噪音问题,往往须要对人的主观评价参数进行估算。人体震动问题相对简单,主要反映生理体会,但是有相关的标准规定,只不过在估算时须要注意使用不同标准可能造成结果有一定误差。而声音问题则复杂得多,除了与生理觉得有关,还须要考虑心理体会,而声水景的概念更是关注声音风波的社会性和人文性。目前像计权声压级、响度等估算模型早已被标准化,并且能反映多种体会的综合热阻还须要进一步的研究和推进,目前距离实际应用还须要大量的工作。ITV物理好资源网(原物理ok网)