噪聲實(shí)時(shí)頻譜分析儀器的應(yīng)用

一、聲頻譜的概念：

1、我們知道噪聲的兩大特性：一是具有的強(qiáng)度-用聲壓表示；二是具有不同頻率成分-用頻譜表示。實(shí)際上，任何聲源噪聲都是不止一個(gè)頻率的聲音，它們是從低頻到高頻無(wú)數(shù)頻率成分的聲音的大合奏；有的聲源高頻率聲音多一些，聽(tīng)起來(lái)高亢刺耳，如電鋸、鉚釘槍，它們輻射的主要噪聲成分在1000Hz以上的高頻噪聲；有的聲源低頻率的聲音多一些，如空壓機(jī)、汽車，輻射的噪聲低沉有力，其主要噪聲頻率多在500Hz以下的低頻噪聲；而8-18型，9-27型高壓風(fēng)機(jī)的噪聲主要頻率成分在500-1000Hz范圍內(nèi)的中頻噪聲；還有的聲源較為均勻地輻射從低頻到高頻的噪聲，如紡織機(jī)噪聲，我們稱之為寬頻帶噪聲。

2、在噪聲測(cè)量中，為了分析噪聲源的特性，除了進(jìn)行噪聲總值A 聲級(jí)測(cè)量外，往往還需要進(jìn)行噪聲頻譜分析，通過(guò)頻譜分析確定噪聲源的主要頻率成分（例如高頻、中頻或低頻），由此判斷產(chǎn)生噪聲的主要根源（判定方法沒(méi)有捷徑，只能用其頻譜分析儀，對(duì)設(shè)備聲源進(jìn)行多次頻譜分析，取得頻譜聲壓原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出其規(guī)律而*終確定聲源各部件聲壓所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，以此為依據(jù)發(fā)現(xiàn)它的異音問(wèn)題部件而進(jìn)行處理，例如：一設(shè)備聲源由軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、風(fēng)扇等組成，先保存合格設(shè)備的原始頻譜圖，再針對(duì)性對(duì)有異音的各部件頻譜圖對(duì)比，很容易就可發(fā)現(xiàn)其規(guī)律），從而有針對(duì)性地采取降噪措施。因此，正確的選擇和使用噪聲的頻譜分析儀，尤其實(shí)時(shí)頻譜分析儀器顯得尤其重要。

3、噪聲源（電機(jī)、機(jī)器、設(shè)備）噪聲之所以可以區(qū)分就是它們具備了這兩個(gè)特點(diǎn)的緣故。但是把每一個(gè)噪聲源的所有頻率成分的聲音的聲壓一一分析出來(lái)，雖然技術(shù)上可以辦得到，但并沒(méi)有太大必要。為了方便，并根據(jù)人耳對(duì)聲音頻率變化的反應(yīng)，人們把可聽(tīng)到的頻率范圍分成數(shù)段，按每段內(nèi)的聲音強(qiáng)度進(jìn)行分析?？梢允褂脼V波器把一段一段的頻率成分選出來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這種濾波器只能允許一定范圍的頻率成分通過(guò)，其它頻率成分被衰減掉。在聲學(xué)測(cè)量中常常使用的是帶通濾波器。

二、噪聲頻譜的應(yīng)用：

1、為了統(tǒng)一起見(jiàn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）規(guī)定了倍頻程和1/3倍頻程的中心頻率點(diǎn)。它是按OCT倍頻程要求規(guī)定的頻率點(diǎn)為代表此頻率范圍進(jìn)行聲壓分析，如 OCT 1/1中心頻率500（Hz）代表其范圍為355-710（Hz），

         而OCT 1/3中心頻率500（Hz）代表其范圍為450-560（Hz），

           OCT 1/6中心頻率500（Hz）代表其范圍更小，也就是范圍越不分析的越精細(xì)，而FFT頻譜500（Hz）只代表500（Hz）這個(gè)點(diǎn)的聲壓，也就是**到點(diǎn)而不是一個(gè)范圍。

2、在噪聲測(cè)量中，通常使用帶通濾波器進(jìn)行頻譜分析，使通帶以內(nèi)的噪聲成分通過(guò)，通帶以外的噪聲成分不通過(guò)的濾波器，利用一組組頻帶相鄰的濾波器可對(duì)整個(gè)聲頻范圍內(nèi)的噪聲信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。

3、以中心頻率（Hz）為橫坐標(biāo)，以聲壓級(jí)(dB)為縱坐標(biāo)，作出噪聲按1/1倍或1/3倍頻帶的聲壓分布圖，就一目了然地通觀噪聲的特性。這個(gè)方法稱為噪聲的OCT（1/1倍或1/3倍頻帶）頻譜分析。

4、選擇濾波器帶寬時(shí)，如果要作比較簡(jiǎn)單粗略的頻譜成分分析，可以選用1/1倍頻程濾波器，利用中心頻率為31.5 Hz、63 Hz、……和16 kHz 共10個(gè)倍頻程濾波器，如果需要更細(xì)化的分析，可以選用1/3 倍頻程濾波器，利用中心頻率從25 Hz、31.5 Hz、40 Hz??16kHz 和20 kHz分成30個(gè)頻段測(cè)量出它們的頻帶聲壓級(jí)，顯然1/3 倍頻程濾波器分析得細(xì)些，，而1/6倍頻譜分析就更加精細(xì)，因此也更容易分辨出噪聲的根源。一般情況下，使用1/3 倍頻程濾波器進(jìn)行頻譜分析已經(jīng)足夠，因此使用的比較多。

5、頻譜分析儀的測(cè)量結(jié)果如：HS5671+（1/1倍）或HS5671B（1/1、1/3倍）頻譜

   分析儀的頻譜聲壓界面  OCT（1/1倍或1/3倍頻帶）從結(jié)果界面內(nèi)容可看到

   噪聲1/1倍和1/3倍頻帶的聲壓分布圖，這樣就一目了然地通觀此噪聲源的噪聲

   的特性（噪聲主要分布那個(gè)頻帶內(nèi)）。

三、實(shí)時(shí)頻譜儀的應(yīng)用：

1、現(xiàn)市場(chǎng)銷售的噪聲頻譜分析通常使用的是模擬濾波器（對(duì)穩(wěn)定噪聲源及要求不高的可以滿足測(cè)量要求），這種濾波器使用時(shí)都要一個(gè)濾波器接一個(gè)濾波器依次進(jìn)行頻譜測(cè)量分析。由于濾波器以及檢波電路都有一定時(shí)間常數(shù)，通常需要幾秒鐘才能達(dá)到穩(wěn)定。因此，如果使用1/1倍頻程濾波器完成整個(gè)頻譜分析需要1 分鐘左右時(shí)間，如使用1/3 倍頻程濾波器則需要3 分鐘左右時(shí)間。對(duì)于穩(wěn)定噪聲（如機(jī)器噪聲）而且測(cè)量時(shí)間比較寬裕的場(chǎng)合，這完全不是問(wèn)題，但是對(duì)于不穩(wěn)定噪聲，如：環(huán)境噪聲、交通噪聲以及其它隨機(jī)變化的電機(jī)聲源及時(shí)間很短的脈沖噪聲等測(cè)量得到的頻譜分析結(jié)果毫無(wú)意義。因?yàn)樵谶M(jìn)行下一個(gè)濾波器分析時(shí)的噪聲與上一個(gè)濾波器分析時(shí)的噪聲完全不一樣，這種情況唯有選擇實(shí)時(shí)頻譜分析儀器分析才有意義。

2、實(shí)時(shí)，它的簡(jiǎn)單涵義就是“即時(shí)”，也就是“立即”的意思。

3、實(shí)時(shí)頻譜分析儀器采用數(shù)字信號(hào)處理辦法，將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，邊 測(cè)量邊進(jìn)行頻譜分析，速度非常快，立即就完成OCT 1/1 倍或1/3 倍頻程以至更細(xì)的1/n倍頻程譜分析，甚至可以進(jìn)行FFT 分析，并可以擴(kuò)展為其它許多測(cè)量與分析功能。正因?yàn)樗羞@么多的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。

4、實(shí)時(shí)頻譜儀的功能應(yīng)用及界面：

1）在同一界面同時(shí)觀察到單個(gè)或多個(gè)聲源在各個(gè)方向（測(cè)點(diǎn)）的噪聲輻射情況和變化過(guò)程，直觀的顯現(xiàn)的實(shí)時(shí)聲壓級(jí)、頻譜（1/1、1/3、1/6倍頻程及全頻FFT、窄帶譜、細(xì)譜）圖形及數(shù)據(jù)。窗口可顯示設(shè)定好的上限、下限曲線、樣品曲線以及測(cè)試曲線，并可設(shè)置不同的觀察方式及用不同顏色加以區(qū)分。并提供具體數(shù)值(某段或某幾個(gè)頻率點(diǎn)的聲壓值)的觀測(cè)。

2）界面：

                                       A：OCT（1/1；1/3）頻譜界面：

                                                B：FFT頻譜界面：

C：可設(shè)置頻率起點(diǎn)，頻率終點(diǎn)范圍：即可任意設(shè)置需要觀察的頻譜范圍

D: 可添加FFT頻率觀察點(diǎn)。即可任意添加需要觀察的頻譜點(diǎn)

D：可任意增加噪聲監(jiān)測(cè)通道（包括振動(dòng)）：支持多通道不同方式的同步檢

   測(cè)。同時(shí)觀察到聲源在各個(gè)方向（測(cè)點(diǎn)）的噪聲輻射情況和變化過(guò)程，

   實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聲壓級(jí)、倍頻程頻譜（1/1、1/3、1/6）及FFT分析的曲線和

   數(shù)據(jù)。

      如: 下兩個(gè)通道同時(shí)查看數(shù)據(jù)和圖形，或一個(gè)窗口顯示多個(gè)通道曲線

          疊加圖形（聲壓、頻譜）

 四、實(shí)時(shí)頻譜儀產(chǎn)品型號(hào)：CRY2312(或CRY2120U)實(shí)時(shí)頻譜分析儀系列。用于各種機(jī)設(shè)備、產(chǎn)品定點(diǎn)噪聲、在線監(jiān)測(cè)。

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