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2.噪聲的主觀量度：響度、響度級(jí)、等響曲線

人耳感覺(jué)到的聲音的強(qiáng)弱不僅與聲壓有關(guān)，而且還與聲音的頻率有關(guān)。例如，頻率為1000Hz而聲壓級(jí)為40db的聲音，聽(tīng)起來(lái)與頻率為30Hz而聲壓級(jí)為75db的聲音一樣“響”!當(dāng)聲音的頻率發(fā)生變化時(shí)，聽(tīng)閾和痛域的聲壓級(jí)將隨之變化。

響度或響度級(jí)就是根據(jù)人耳的特性，仿照聲壓級(jí)的概念引出的與頻率有關(guān)的反映主觀感覺(jué)的量。要確定噪聲的響度，選用頻率為1000Hz的純音作為基準(zhǔn)音，調(diào)節(jié)1000Hz純音的聲壓級(jí)，使它和所要確定的噪聲聽(tīng)起來(lái)有同樣的響度，則該噪聲的響度級(jí)就等于這個(gè)純音的聲壓級(jí)(dB)值，單位為方(Phon)。

在各個(gè)頻率下對(duì)人的聽(tīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)得出的曲線即為等響曲線。

1.縱坐標(biāo)是聲壓級(jí)，橫坐標(biāo)是頻率。

2.同一條曲線上的各點(diǎn)，雖然代表著不同頻率和聲壓級(jí)，但其響度相同，故稱(chēng)等響曲線。

3.將各個(gè)頻率下剛剛能夠聽(tīng)到的相同響度的聲壓級(jí)相連而得到的曲線，即為聽(tīng)閾曲線，其響度規(guī)定為0，所以聽(tīng)閾曲線也稱(chēng)為零方響度線。

4.同理，將不同頻率時(shí)，痛閾的聲壓級(jí)和頻率關(guān)系曲線稱(chēng)為痛閾曲線，也稱(chēng)為120方響度線。

5.在聽(tīng)閾和痛閾之間，共有13個(gè)響度級(jí)，其響度分別為 0、10、20、30 ┉┉ 110、120。

6.每條等響曲線所代表的響度級(jí)(方)的大小，由該曲線在1000Hz時(shí)的聲壓級(jí)確定。

(二)噪聲測(cè)量?jī)x器

噪聲測(cè)量中，最常使用的儀器是傳聲器和聲級(jí)計(jì)。

1.傳聲器：它的作用是將聲能轉(zhuǎn)換成電能。通常用膜片作為接受器來(lái)感受聲壓，將聲壓的變化變成膜片的振動(dòng)。根據(jù)膜片感受聲壓情況的不同，傳聲器可分為三類(lèi)：壓強(qiáng)式傳聲器，其膜片的一面感受聲壓;壓差式傳聲器，其膜片的兩面均感受聲壓，引起膜片振動(dòng)的力取決于膜片兩面壓差的大小;壓強(qiáng)和壓差組合式傳聲器。在噪聲測(cè)量中常用壓強(qiáng)式傳聲器。

根據(jù)膜片振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電能的方式，傳聲器也可分為三類(lèi)。其中，電容式傳聲器具有較多優(yōu)點(diǎn)，因此噪聲測(cè)量中使用的精密和標(biāo)準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)大部分采用電容式傳聲器;普通聲級(jí)計(jì)一般采用壓電式傳聲器;動(dòng)圈式傳聲器已很少使用。

(1)電容傳聲器

電容傳聲器的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)電容器。在極化電壓、負(fù)載不變的情況下，輸出交變電壓的大小和波形由作用在膜片上的聲壓決定。電容傳聲器屬于能量控制型傳感器。

電容傳聲器靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍寬;輸出特性穩(wěn)定，對(duì)周?chē)h(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，在-50°C～150°C的溫度范圍內(nèi)和0～100%的相對(duì)濕度下，性能變化小;電容傳聲器的外形尺寸也比較小。

(2)壓電傳聲器由具有壓電效應(yīng)的晶體來(lái)完成聲電轉(zhuǎn)換，屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。

壓電傳聲器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、輸出阻抗低、電容量大(可達(dá)1 000pF)、靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)。但性能受溫度、濕度影響較大。

2.聲級(jí)計(jì)

聲級(jí)計(jì)是噪聲測(cè)量中使用最為廣泛、最簡(jiǎn)便的儀器。它不僅用來(lái)測(cè)量聲級(jí)，還能與各種輔助儀器配合進(jìn)行頻譜分析、記錄噪聲的時(shí)間特性和測(cè)量振動(dòng)等。

聲級(jí)計(jì)按其用途分為一般聲級(jí)計(jì)、脈沖聲級(jí)計(jì)、積分聲級(jí)計(jì)和噪聲暴露計(jì)(噪聲劑量計(jì))等。

聲級(jí)計(jì)按其精度分為：

0型聲級(jí)計(jì)(實(shí)驗(yàn)室用標(biāo)準(zhǔn)聲級(jí)計(jì))。

1型聲級(jí)計(jì)(一般用途的精密聲級(jí)計(jì))。這種聲級(jí)計(jì)選用電容傳聲器，指示精度高，可配用帶通濾波器進(jìn)行頻譜分析，其輸出可直接送入記錄器。

2型聲級(jí)計(jì)(一般用途聲級(jí)計(jì))。

3型聲級(jí)計(jì)(普及型聲級(jí)計(jì))。這種聲級(jí)計(jì)對(duì)傳聲器的要求不高，全機(jī)動(dòng)態(tài)范圍較窄，一般不與帶通濾波器連用，適用于測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合。

聲級(jí)計(jì)按其體積分為臺(tái)式聲級(jí)計(jì)、便攜式聲級(jí)計(jì)和袖珍式聲級(jí)計(jì)。

聲級(jí)計(jì)的工作原理是：被測(cè)的聲壓信號(hào)通過(guò)傳聲器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)衰減器、放大器以及相應(yīng)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)(或外接濾波器)，或輸入外接的記錄儀器，或者經(jīng)過(guò)均方根值檢波器直接推動(dòng)以及分貝標(biāo)定的指示表頭。

計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是基于等響曲線設(shè)計(jì)出的濾波線路，分為A、B、C、D四種。通過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)稱(chēng)為計(jì)權(quán)聲壓級(jí)。

對(duì)應(yīng)四種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)分別稱(chēng)為A聲級(jí)(LA)、B聲級(jí)(LB)、C聲級(jí)(LC)和D聲級(jí)(LD)，分別記為dB(A)、dB(B)、dB(C)和dB(D)。

圖9-12所示為聲級(jí)計(jì)中常用的A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。

A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)分別近似地模擬了40方、70方、100方三條等響曲線。三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)對(duì)低頻噪聲有不同程度的衰減，A衰減最強(qiáng)，B次之，C最弱。

其中，A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)除對(duì)低頻噪聲衰減最強(qiáng)外，對(duì)高頻噪聲反應(yīng)最為敏感，這正與人耳對(duì)噪聲的感覺(jué)(對(duì)低頻段即500Hz以下不敏感，而對(duì)1000～5000Hz聲音敏感)相接近。故在對(duì)人耳有害的噪聲測(cè)量中，都采用A聲級(jí)作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是專(zhuān)門(mén)為飛機(jī)噪聲測(cè)量設(shè)計(jì)的。

圖9-12 A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的衰減曲線

3.聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)。聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)。由于環(huán)境的影響，聲級(jí)計(jì)的讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生偏差，另外聲級(jí)計(jì)的關(guān)鍵部件傳聲器有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。為減小偏差，保證噪聲的測(cè)量精度和測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，按規(guī)定每次測(cè)量開(kāi)始和結(jié)束都要進(jìn)行校準(zhǔn)，兩次差值不應(yīng)大于1dB。

有多種校準(zhǔn)方法，例如活塞發(fā)生器校準(zhǔn)法，這是一種現(xiàn)場(chǎng)常用的精確、可靠且簡(jiǎn)便的方法。

除此之外，還有揚(yáng)聲器校準(zhǔn)法、互易校準(zhǔn)法、靜電激勵(lì)校準(zhǔn)法、置換法等。

(三)故障的噪聲識(shí)別方法

設(shè)備通常包括很多運(yùn)動(dòng)零部件，這些運(yùn)動(dòng)著的零部件都可能產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出聲波。這些不同聲強(qiáng)、不同頻率的聲波無(wú)規(guī)律的混合便形成噪聲。噪聲是設(shè)備的固有信息，它的存在不等于存在故障。只有描述其特性的特征參數(shù)發(fā)生變化，而且這種變化越越過(guò)一定的范圍，才能判斷可能發(fā)生了故障。因此，可以根據(jù)噪聲信號(hào)的特征量制定一定限值作為有無(wú)故障的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)對(duì)是否存在故障進(jìn)行判斷。但要識(shí)別故障的性質(zhì)，確定故障的部位及故障程度，就需對(duì)提取的噪聲信號(hào)做頻譜分析。

利用噪聲(或振動(dòng))信號(hào)特征參數(shù)的變異及其程度進(jìn)行故障判斷有三種標(biāo)準(zhǔn)，即絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)比標(biāo)準(zhǔn)。

在絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中，利用測(cè)取的噪聲信號(hào)的特征量值與標(biāo)準(zhǔn)特征量值進(jìn)行比較;

在相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中，利用測(cè)取的噪聲信號(hào)的特征量值與正常運(yùn)行時(shí)的特征量值進(jìn)行比較;

在類(lèi)比標(biāo)準(zhǔn)中，利用同類(lèi)設(shè)備在相同工況條件下的噪聲信號(hào)的特征量值進(jìn)行比較。

三、溫度測(cè)量法

通過(guò)溫度測(cè)量可以找出機(jī)件的缺陷并能診斷出各種由熱應(yīng)力引起的故障。不僅如此，溫度測(cè)量法還可以彌補(bǔ)射線、超聲、渦流等無(wú)損探測(cè)法(后面有述)的不足，用來(lái)探測(cè)機(jī)件內(nèi)部的各種故障隱患。研究和應(yīng)用實(shí)例表明，溫度測(cè)量法是目前故障診斷中的一項(xiàng)十分實(shí)用而有效的診斷方法。

(一)測(cè)溫儀表

1.接觸式測(cè)溫裝置：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象直接接觸，通過(guò)熱交換進(jìn)行測(cè)溫。

(1)熱電偶。熱電偶是廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備溫度測(cè)量的一種傳統(tǒng)溫度傳感器。熱電偶與后續(xù)儀表配套可以直接測(cè)量出0°C～1800°C范圍內(nèi)液體、氣體內(nèi)部以及固體表面的溫度。

熱電偶具有精度高，測(cè)量范圍寬，便于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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