噪声实时频谱分析仪器的应用
噪声实时频谱分析仪器的应用
一、声音的二大特性： （声音的三要素： 强弱、音调和由波形来决定的音色）
１． 强 度： 单位是 ｄｂ（分贝）。强度由声波的振幅来决定，振幅越大，表示声波的能量越高，因此声音也就越强。如：鼓皮敲得重，上下振动剧烈，声压大，听起来声音就响。反之振动小，声压小，听起来声音就弱。
④ 倍频程的中心频率代表的是其中一个频率范围：如表倍频点范围：
２． 频 率： 单位是 ｈｚ（赫）。物理学上用它表示物体在一秒内振动的次数。频率高低由振动的频率决定（也可称音调，人耳对不同频率的声音感觉是不一样的）。频率越高，声音就越尖锐。振动过慢或过快的声音人们是感觉不到的。人类只可以听到每秒振动 ２０次到２００００次的声音，我们称２０ ～ ２００００ ｈｚ的声音为“可听声”，低于 ２０ ｈｚ声音为次声，高于 ２００００ ｈｚ的声音为超声，次声和超声人耳听不到。但它是客观存在的。如老鼠可以听到次声，蝙蝠可以听到超声。
二、噪声分析：
１， 声音的第一个特点就是有强弱之分（强度），用声压级或声功率级（声源在单 位时间内辐射的总声能）或声强级等来表示。如：火车运行时的声音变化时的曲线图，进出站及鸣迪时声压大，听起来声音就响。反之听起来声音就弱。
① 表现方式：稳态、非稳态、脉冲（新标准为ｃ声级峰值）。
② 测量值：声压级ｌｐ、时间平均值ｌｅｑ（ｔ）、计权声功率级ｌｗａ等。
③ 频率计权：ａ、ｃ、ｚ，
④ 时间计权值：快（ｆ，０．１２５ ｓ）、慢（ｓ，１ ｓ）
２、 噪声源声音之所以可以区分就是它们具备声音的大小（强度）的同时还具备了音调（频率）的差异。人耳对不同频率的声音会感觉到如“底沉”、“沙哑”、“刺耳”等。因此人耳对各类声音会有所分辨。如：男人说话多在 ５００ｈｚ以下，而女人说话多在 ５００ ｈｚ以上，听起来男人嗓音的音调比女人低，所以很容易区别出男女的声音。又如我们平常听到小汽车喇叭声是低中频发出的“强劲敦厚”的感觉，而大货车喇叭是中高频发出的“尖锐刺耳”的声音。
三、噪声频谱分析方法说明：
１．任何声源都不止一个频率发出的，它们是无数频率成分的声音的大合奏。但是把每一个噪声源所有频率成分的声音的声压一一分析出来，虽然技术上可以办得到，但并没有太大必要。为了方便，并根据人耳对声音频率变化的反应，使用只能允许一定范围的频率成分通过，其它频率成分被衰减掉的带通滤波器，把一段一段的频率成分选出来进行声音强度的测量。我们称之为频谱分析。
２． 在噪声测量中，往往需要进行噪声频谱分析来确定噪声源的特性及主要频率成分，所以国家相关的“噪声测量方法标准””除了对噪声大小声压级限值外还规定了频率声压级测量和限值
３． 噪声的频谱分析方法通常使用ｃｐｂ分析法和ｆｆｔ分析法
①ｃｐｂ 分析的方法通常称为１／ｎ倍频程分析法（１／ｎｏｃｔ ａｖｅ）。
②ｆｆｔ 分析法采用的是快速傅立叶变换的线性数字滤波器，对噪音频谱有着很高的解析度。
４．为了统一起见，国际标准化ｉｓｏ组织规定了１／１和１／３倍频程的中心频率。它是将宽广的声频范围（２０ ～ ２００００ ｈｚ可听声范围），划分为若干较小的频段，每个频段上限频率值与下限频率值差值称为频段带宽。（ｎ ＝ １时称为１／１倍频程，ｎ ＝ ３ 称为１／３ 倍频程，ｎ ＝ ６时称为１／６倍频程）。ｎ越大分析的就越细。显然１／３倍相对于１／１倍频程滤波器分析得更加精细，因此也更容易分辨出噪声的根源。
① １／１倍中心频率点：３１．５、６３、１２５，２５０，５００，１ｋ，２ｋ，４ｋ，８ｋ，１６ ｋ，２０ｋ ｈｚ
② １／３倍中心频率点：２０，２５，３１．５，４０，５０，６３，８０，１００，１２５，１６０，２００，２５０，３１５，４００，５００，６３０，８００，１ｋ，１．２５ｋ，１．６ｋ，２ｋ，２．５ｋ，３．１５ｋ，４ｋ，５ｋ，６．３ｋ，８ｋ，１０ｋ，１２．５ｋ，１６ｋ，
③ １／６倍中心频率点：２０，２５，３１．５，４０，５０，６３，８０，１００，１２５，１６０，２００，２５０，３１５，４００，５００，６３０，８００，１０００，１２５０，１６００，２００００，２５００，３１５０，４０００，５０００，６３００，８０００，１０ｋ、１２．５ｋ、１６ｋ，２０ｋｈｚ。
④ 倍频程的中心频率代表的是其中一个频率范围：如表倍频点范围：
中心频率（ｈｚ） 中心频率（ｈｚ） 中心频率（ｈｚ） 中心频率（ｈｚ）
３１．５ ３１．５ ３１．５ ３１．５
１２５ １２５ １２５ １２５
５００ ５００ ５００ ５００
四、实时频谱分析应用
１． 使用便捷式实时实时频谱分析仪，是声压级在同一时间段、相同的噪声源工况条件下测量噪声发射情况。比之使用模拟滤波器时中心频率的滤波器依次进行频谱测量分析显然实时分析的测试效率要高得多。
２． 使用ｈｓ２１２０噪声测量系统主要功能都是通过软件实现的，因此它的各项性能指标非常准确，稳定性好。 大优点是分析速度快。可以在几十毫秒甚至更短的时间内获得倍频程频谱分析的结果。软件可以同时完成１／１、１／３、 １／６倍频程谱和ｆｆｔ分析，而且还可以扩展为其它许多测量与分析功能。
①设备与主界面
②ｆｆｔ分析界面（快速傅立叶变换）
③风机声源实时频谱分析应用：对风机声源进行多次频谱分析，可取得风机频谱声压原始数据，将数据进行对比，就可找出其规律而 终可确定声源（轴承、发动机、齿轮箱、风扇）各部件声压所对应的频率范围，以此为依据发现它的异音问题部件，从而有针对性地采取处理措施。
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１． 强 度： 单位是 ｄｂ（分贝）。强度由声波的振幅来决定，振幅越大，表示声波的能量越高，因此声音也就越强。如：鼓皮敲得重，上下振动剧烈，声压大，听起来声音就响。反之振动小，声压小，听起来声音就弱。
④ 倍频程的中心频率代表的是其中一个频率范围：如表倍频点范围：
２． 频 率： 单位是 ｈｚ（赫）。物理学上用它表示物体在一秒内振动的次数。频率高低由振动的频率决定（也可称音调，人耳对不同频率的声音感觉是不一样的）。频率越高，声音就越尖锐。振动过慢或过快的声音人们是感觉不到的。人类只可以听到每秒振动 ２０次到２００００次的声音，我们称２０ ～ ２００００ ｈｚ的声音为“可听声”，低于 ２０ ｈｚ声音为次声，高于 ２００００ ｈｚ的声音为超声，次声和超声人耳听不到。但它是客观存在的。如老鼠可以听到次声，蝙蝠可以听到超声。
二、噪声分析：
１， 声音的第一个特点就是有强弱之分（强度），用声压级或声功率级（声源在单 位时间内辐射的总声能）或声强级等来表示。如：火车运行时的声音变化时的曲线图，进出站及鸣迪时声压大，听起来声音就响。反之听起来声音就弱。
① 表现方式：稳态、非稳态、脉冲（新标准为ｃ声级峰值）。
② 测量值：声压级ｌｐ、时间平均值ｌｅｑ（ｔ）、计权声功率级ｌｗａ等。
③ 频率计权：ａ、ｃ、ｚ，
④ 时间计权值：快（ｆ，０．１２５ ｓ）、慢（ｓ，１ ｓ）
２、 噪声源声音之所以可以区分就是它们具备声音的大小（强度）的同时还具备了音调（频率）的差异。人耳对不同频率的声音会感觉到如“底沉”、“沙哑”、“刺耳”等。因此人耳对各类声音会有所分辨。如：男人说话多在 ５００ｈｚ以下，而女人说话多在 ５００ ｈｚ以上，听起来男人嗓音的音调比女人低，所以很容易区别出男女的声音。又如我们平常听到小汽车喇叭声是低中频发出的“强劲敦厚”的感觉，而大货车喇叭是中高频发出的“尖锐刺耳”的声音。
三、噪声频谱分析方法说明：
１．任何声源都不止一个频率发出的，它们是无数频率成分的声音的大合奏。但是把每一个噪声源所有频率成分的声音的声压一一分析出来，虽然技术上可以办得到，但并没有太大必要。为了方便，并根据人耳对声音频率变化的反应，使用只能允许一定范围的频率成分通过，其它频率成分被衰减掉的带通滤波器，把一段一段的频率成分选出来进行声音强度的测量。我们称之为频谱分析。
２． 在噪声测量中，往往需要进行噪声频谱分析来确定噪声源的特性及主要频率成分，所以国家相关的“噪声测量方法标准””除了对噪声大小声压级限值外还规定了频率声压级测量和限值
３． 噪声的频谱分析方法通常使用ｃｐｂ分析法和ｆｆｔ分析法
①ｃｐｂ 分析的方法通常称为１／ｎ倍频程分析法（１／ｎｏｃｔ ａｖｅ）。
②ｆｆｔ 分析法采用的是快速傅立叶变换的线性数字滤波器，对噪音频谱有着很高的解析度。
４．为了统一起见，国际标准化ｉｓｏ组织规定了１／１和１／３倍频程的中心频率。它是将宽广的声频范围（２０ ～ ２００００ ｈｚ可听声范围），划分为若干较小的频段，每个频段上限频率值与下限频率值差值称为频段带宽。（ｎ ＝ １时称为１／１倍频程，ｎ ＝ ３ 称为１／３ 倍频程，ｎ ＝ ６时称为１／６倍频程）。ｎ越大分析的就越细。显然１／３倍相对于１／１倍频程滤波器分析得更加精细，因此也更容易分辨出噪声的根源。
① １／１倍中心频率点：３１．５、６３、１２５，２５０，５００，１ｋ，２ｋ，４ｋ，８ｋ，１６ ｋ，２０ｋ ｈｚ
② １／３倍中心频率点：２０，２５，３１．５，４０，５０，６３，８０，１００，１２５，１６０，２００，２５０，３１５，４００，５００，６３０，８００，１ｋ，１．２５ｋ，１．６ｋ，２ｋ，２．５ｋ，３．１５ｋ，４ｋ，５ｋ，６．３ｋ，８ｋ，１０ｋ，１２．５ｋ，１６ｋ，
③ １／６倍中心频率点：２０，２５，３１．５，４０，５０，６３，８０，１００，１２５，１６０，２００，２５０，３１５，４００，５００，６３０，８００，１０００，１２５０，１６００，２００００，２５００，３１５０，４０００，５０００，６３００，８０００，１０ｋ、１２．５ｋ、１６ｋ，２０ｋｈｚ。
④ 倍频程的中心频率代表的是其中一个频率范围：如表倍频点范围：
中心频率（ｈｚ） 中心频率（ｈｚ） 中心频率（ｈｚ） 中心频率（ｈｚ）
３１．５ ３１．５ ３１．５ ３１．５
１２５ １２５ １２５ １２５
５００ ５００ ５００ ５００
四、实时频谱分析应用
１． 使用便捷式实时实时频谱分析仪，是声压级在同一时间段、相同的噪声源工况条件下测量噪声发射情况。比之使用模拟滤波器时中心频率的滤波器依次进行频谱测量分析显然实时分析的测试效率要高得多。
２． 使用ｈｓ２１２０噪声测量系统主要功能都是通过软件实现的，因此它的各项性能指标非常准确，稳定性好。 大优点是分析速度快。可以在几十毫秒甚至更短的时间内获得倍频程频谱分析的结果。软件可以同时完成１／１、１／３、 １／６倍频程谱和ｆｆｔ分析，而且还可以扩展为其它许多测量与分析功能。
①设备与主界面
②ｆｆｔ分析界面（快速傅立叶变换）
③风机声源实时频谱分析应用：对风机声源进行多次频谱分析，可取得风机频谱声压原始数据，将数据进行对比，就可找出其规律而 终可确定声源（轴承、发动机、齿轮箱、风扇）各部件声压所对应的频率范围，以此为依据发现它的异音问题部件，从而有针对性地采取处理措施。
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