噪声,频谱图

机床噪声及控制对策3王叶萍(江苏省南通职业大学机械系,江苏南勇　226001)摘　要:从人2机2环境系统角度出发分析机床噪声的特点和危害,描述了机床噪声的频谱特点,从机械系统和切削加工工艺两方面提出了降低机床噪声的方法。

关键词:机床;噪声;控制中图分类号:T H161+.6 文献标识码:B 文章编号:1007-4414(2005)01-0016-02 控制机床噪声,保障操作人员的身体健康是当前机械企业的一个重要课题。

1　机床噪声来源及特点我国颁布的《金属切削机床通用技术条件》规定了机床噪声的允许标准。

对于高精度机床,噪声不大于75d B (A );对于精密机床和普通机床,噪声不大于85d B (A )。

上述仅表明机床本身的质量水平,它是机床的空运转噪声。

机床在实际使用中,除了机床空运转噪声外,还有很大的切削噪声。

尤其对那些已经磨损的旧机床,在切削载荷的激发下,噪声更为强烈。

图1为1台车床空运转和切削时的噪声频谱图。

由图1中看出,在低频段,空运转噪声与切削噪声强度相近,在3kHz 以上频段,切削噪声比空转噪声的声压级高10～20d B (A )。

切削过程形成的噪声是极其复杂的,一般它与切削的材料性质、切削用量和刀具有关,还与切削形式(连续、断续、崩裂)有关。

当机床、刀具、夹具或工件的刚度不够时,则系统受切削力的激发或外界的影响就要发生振动并辐射出强烈的噪声。

图1　车床的空转与切削噪声1.空转噪声2.切削噪声 切削噪声的一小部分直接在空气中传播,大部分是由刀具和工件分别传播,这是因为空气中的声阻抗远小于金属材料的,刀具和工件可传播不同的声波。

通过刀具或工件传播的固体声,在机床系统中相互影响,并在容易辐射的部分产生二次辐射噪声,还可以通过基础及墙体结构进一步传播噪声。

2　机床噪声的控制对策[1～4]机床噪声可分为空运转噪声和切削噪声2种。

空运转噪声是由机床结构本身激发,它与机床的结构形式、机械传动系统的布置、传动件的设计、公差配合的选用、工艺方法和安装质量等因素密切关系。

电压噪声频谱密度(v/sprt(Hz))2008-05-16 11:01运算放大器电路固有噪声的分析与测量第二部分：运算放大器噪声介绍作者：TI 高级应用工程师 Art Kay噪声的重要特性之一就是其频谱密度。

电压噪声频谱密度是指每平方根赫兹的有效(RMS) 噪声电压（通常单位为nV/rt-Hz）。

功率谱密度的单位为W/Hz。

在上一篇文章中，我们了解到电阻的热噪声可用方程式 2.1 计算得出。

该算式经过修改也可适用于频谱密度。

热噪声的重要特性之一就在于频谱密度图较平坦（也就是说所有频率的能量相同）。

因此，热噪声有时也称作宽带噪声。

运算放大器也存在宽带噪声。

宽带噪声即为频谱密度图较平坦的噪声。

方程式 2.1：频谱密度——经修改后的热噪声方程式图2.1：运算放大器噪声频谱密度除了宽带噪声之外，运算放大器常还有低频噪声区，该区的频谱密度图并不平坦。

这种噪声称作1/f噪声，或闪烁噪声，或低频噪声。

通常说来，1/f 噪声的功率谱以 1/f 的速率下降。

这就是说，电压谱会以1/f(1/2 ) 的速率下降。

不过实际上，1/f 函数的指数会略有偏差。

图2.1 显示了典型运算放大器在1/f 区及宽带区的频谱情况。

请注意，频谱密度图还显示了电流噪声情况（单位为fA/rt-Hz）。

我们还应注意到另一点重要的情况，即1/f 噪声还能用正态分布曲线表示，因此第一部分中介绍的数学原理仍然适用。

图2.2 显示了1/f 噪声的时域情况。

请注意，本图的 X 轴单位为秒，随时间发生较慢变化是1/f 噪声的典型特征。

图2.2：时域所对应的 1/f 噪声及统计学分析结果图2.3 描述了运算放大器噪声的标准模型，其包括两个不相关的电流噪声源与一个电压噪声源，连接于运算放大器的输入端。

我们可将电压噪声源视为随时间变化的输入偏移电压分量，而电流噪声源则可视为随时间变化的偏置电流分量。

图2.3：运算放大器的噪声模型运算放大器噪声分析方法运算放大器噪声分析方法是根据运放数据表上的数据计算出运放电路峰峰值输出噪声。

频谱分析仪相位噪声测量原理(图文)论文导读：相位噪声是衡量信号源频稳质量的主要技术指标，专用的相位噪声测试系统设备量庞大，价格昂贵，用频谱分析仪测量相位噪声是一种简单直接的测量方法，而频谱分析仪作为通用的测量仪器，广泛应用于普通实验室和雷达、通信、电子设备的生产使用中。

针对某频谱仪开发的相位噪声测试选件不仅能为用户自动完成相位噪声测量功能，并提供多样化的测试报表，使相位噪声的测量变得简单、快捷。

关键词：频谱分析仪，相位噪声1引言相位噪声是衡量信号源频稳质量的主要技术指标，专用的相位噪声测试系统设备量庞大，价格昂贵，用频谱分析仪测量相位噪声是一种简单直接的测量方法，而频谱分析仪作为通用的测量仪器，广泛应用于普通实验室和雷达、通信、电子设备的生产使用中。

随着现代频谱分析仪性能（动态范围、分辨率、内部噪声）的不断提高，给直接频谱分析法创造了有利条件。

针对某频谱仪开发的相位噪声测试选件不仅能为用户自动完成相位噪声测量功能，并提供多样化的测试报表，使相位噪声的测量变得简单、快捷。

本文重点介绍了用频谱分析仪测量相位噪声的原理与相噪选件的实现。

2相位噪声的基本概念频率稳定度是信号源的重要指标，指在一定的时间间隔内，信号源输出频率的变化。

根据时间间隔的长短可分为长期稳定度和短期稳定度。

短期稳定度在时域表现为在波形零点处的抖动，可以用相对频率起伏（阿伦方差）来描述，在频域则用相位噪声来表征。

一个有幅度和频率起伏的正弦波可表示为：υ（t）= [V0 +a(t)]sin[2πf0t+φ（t）] （1）式中a（t）= 幅度噪声，φ（t）= 相位噪声通常信号源输出的信号都会有调幅噪声a(t) <<V0，它不直接造成频率起伏或相位起伏，不影响频率稳定度，在这里可以忽略不计。

信号的噪声边带主要由调相噪声引起，实际测量中常用单边带相位噪声（SSB）来表示短期频率稳定度，美国国家标准局把SSB相位噪声（L(ƒm)）定义为：偏离载波频率ƒm Hz，在1Hz带宽内一个相位调制边带的功率PSSB与总的信号功率Ps之比，即L(ƒm)= = （2）L(ƒm)是相位噪声最常用的表示形式，通常用相对于载波波段1Hz带宽的对数表示（dBc/Hz）。

道路噪声的频谱图（1）大型汽车排气处噪声频谱图排气的流量30 m3/min，基础尺寸1200×500×400，排气口直径400 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）中型汽车排气处噪声频谱图排气的流量25 m3/min，基础尺寸800×400×300，排气口直径300 mm ，噪声的频谱特性如下表（3）小型汽车排气处噪声频谱图（轿车）排气的流量25 m3/min，基础尺寸800×400×300，排气口直径300 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（4）小型汽车排气处噪声频谱图（摩托车）排气的流量25 m3/min，基础尺寸800×400×300，排气口直径300 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（二）客车冷却系统（冷却风扇）冷却风扇的流量4000 m3/h，基础尺寸800×500×400，进气口直径350 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）中型汽车排气处噪声频谱图冷却风扇的流量42 m3/min，基础尺寸600×500×300，进气口直径300 mm ，噪声的频谱特性如下表（3）小型汽车排气处噪声频谱图（轿车）冷却风扇的流量25 m3/min，基础尺寸500×400×300，进气口直径250 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（4）小型汽车排气处噪声频谱图（摩托车）冷却风扇的流量20 m3/min，基础尺寸900×400×300，进气口直径300 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（三）发动机噪声（1）大型车发动机转速2500 r/min，功率180 KW，重量为250 kg，风流量5000 m3/h，风机基础尺寸2000×1500×1600 mm3，进气口直径350 mm ，重量为250 kg，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）中型车发动机转速2000 r/min，功率160 Kw，重量为200 kg，风流量4000 m3/h，基础尺寸1800×1200×1200 mm3，进气口直径250 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（3）小型车(轿车)发动机转速1600 r/min，功率120 kW，重量为120 kg，风流量2500 m3/h，基础尺寸1600×800×800 mm3，进气口直径200 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（4）摩托车发动机转速1200 r/min，功率80 kW，重量为80 kg，风流量2000 m3/h，基础尺寸800×500×400，进气口直径200 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（四）国际赛车场的噪声相关特性赛车场声压级约为125dB（1）排气管的流量35 m3/min，基础尺寸500×400×200，排气口直径200 mm ，噪声的倍频程频谱特性如下表（2）冷却风扇的流量30 m3/min，基础尺寸600×400×300，进气口直径2500 mm ，噪声的频谱特性如下表（3）发动机转速2500 r/min，功率180 KW，重量为250 kg，风流量4800 m3/h，风机基础尺寸900×800×600 mm3，进气口直径350 mm ，重量为250 kg，噪声的倍频程频谱特性如下表赛车的相关频谱特性：。

关于NR和NC曲线以前在做消声室验收时用到NR和NC曲线，两者有细微的偏差，例如：250Hz时，NR15是25.9dB，NC15是29dB。

当初设计时是采用NR曲线，验收报告是NC曲线。

实测值是28多一点。

NR验收NG，NC验收OK。

所以当初验收时曾有些争议。

一直没有搞明白。

请教一下，两者的使用有区别么？NR是国际标准推荐的噪声评价指标NC是美国标准推荐的噪声评价指标NR是国际标准推荐的噪声评价指标NC是美国标准推荐的噪声评价指标[/quote]明白了，谢谢。

那么再问下：NR的设计标准，验收时却用NC验收，是否合理呢？从技术角度讲，不合理，NR规定了更低频率的指标，而NC没有，如果为保证你顺利通过验收，当然用NC，但用NR对业主有利些！有哪位高人能够提供NR和NC曲线，各个频段内的数值吗？NRMaximum Sound Pressure Level (dB)Noise Rating- NR -Curve Octave band mid-frequency (Hz)31.5 62.5 125 250 500 1000 2000 4000 8000NR 0 55 36 22 12 5 0 -4 -6 -8NR 10 62 43 31 21 15 10 7 4 2NR 20 69 51 39 31 24 20 17 14 13NR 30 76 59 48 40 34 30 27 25 23NR 40 83 67 57 49 44 40 37 35 33NR 50 89 75 66 59 54 50 47 45 44NR 60 96 83 74 68 63 60 57 55 54NR 70 103 91 83 77 73 70 68 66 64NR 80 110 99 92 86 83 80 78 76 74NR 90 117 107 100 96 93 90 88 86 85NR 100 124 115 109 105 102 100 98 96 95NR 110 130 122 118 114 112 110 108 107 105NR 120 137 130 126 124 122 120 118 117 116NR 130 144 138 135 133 131 130 128 127 126消声室验收时大多人提的是A计权总声级，不知道和NR，NC曲线评定有什么差异，能否有人来解释一下。

信号与噪声分析确知信号分析1、周期信号的傅里叶级数任何一个周期为T 的周期信号)(t f ，只要满足狄里赫利条件，则可展开为傅里叶级数0()jn tn n f t F eω∞=-∞=∑（2-1）式中，⎰--=2/2/0)(1T T tjn n dtet f TF ω (0,1, 2.3,,n =±±± )；00a c F ==; 2nj n n c F eϕ-=(称为复振幅)；*2nj n n n c F eF ϕ-==（是n F 的共轭）。

一般地，n F 是一个复数，由n F 确定周期信号)(t f 的第n 次谐波分量的幅度，它与频率之间的关系图形称为信号的幅度频谱。

由于它不连续，仅存在于0ω的整数倍处，故这种频谱是离散谱。

许多情况下，利用信号的频谱进行分析比较直观方便。

2、非周期信号的傅里叶变换ωωπωd eF t f tj ⎰∞∞-=)(21)( （2-2）⎰∞∞--=dte tf F tj ωω)()( （2-3）式（2-2）和式（2-3）分别称为傅里叶正变换和傅里叶反变换，两式称为)(t f 傅里叶变换对，表示为)()(ωF t f ⇔信号的傅里叶变换具有一些重要的特性，灵活运用这些特性可较快地求出许多复杂信号的频谱密度函数，或从谱密度函数中求出原信号，因此掌握这些特性是非常有益的。

其中较为重要且经常用到的一些性质和傅里叶变换对见附录二。

3、卷积与相关函数 （1）、卷积设有函数)(1t f 和)(2t f ，称积分⎰∞∞--τττd t f f )()(21为)(1t f 和)(2t f 的卷积，常用)()(21t f t f *表示，即121221()()()()()()f t f t f f t d f f t d ττττττ∞-∞∞-∞*=-=-⎰⎰（2-4）时域卷积定理：令)()(11ωF t f ⇔，)()(22ωF t f ⇔，则有)()()()(2121ωωF F t f t f ⇔* （2-5）频域卷积定理：令)()(11ωF t f ⇔，)()(22ωF t f ⇔，则有[])()(21)()(2121ωωπF F t f t f *⇔（2-6）（2）、相关函数信号之间的相关程度，通常采用相关函数来表征，它是衡量信号之间关联或相似程度的一个函数。

噪声学-复习整理环境噪声控制⼯程第⼀章：绪论⼀、环境噪声标准分为以下三种：1.城市区域环境噪声标准GB3096-93;2.⼯业企业⼚界标准GB12348-90;3.⼯业企业⼚区各类场所噪声限制（噪声卫⽣标准）GBJ87-85。

掌握1和2的功能区分类等，如下：第⼆章：声波的物理基础⼀、频谱频谱图：把某⼀信号中所包含的频率成分，按其幅值或相位作为频率的函数作出的分布图，称作该信号的频谱图。

分：1.离散谱：2.连续谱3.复合谱（见书11）⼆、频程把某⼀范围的频率划分成若⼲⼩的频率段，每⼀段以它的中⼼频率为代表，然后求出声信号在各频率段的中⼼频率上的幅值，作为⼀种频谱，将这样分出来的频率段叫频程。

在划分频程时，使每⼀个频率段的下限频率与上限频率的⽐值为确定的常数。

掌握概念：倍频程和1/3倍频程（见书11）三、声强级、声压级、声功率级定义声强级：⼀个声⾳的声强级L I是该声⾳的声强与基准声强之⽐的常⽤对数乘以10，以分贝计，即: 基准声强I0在空⽓中为10－12W／m2,它是1000Hz声⾳的可听阈声强。

声压级：某声压p与基准声压p0之⽐的常⽤对数乘以20称为该乘以的声压级，以分贝计，即: 基准声压p0在空⽓中为2×10-5Pa。

声功率级：某声功率W与基准声功率W0之⽐的常⽤对数乘以10称为该乘以的声功率级，以分贝计，即:基准声压p0在空⽓中为10-12W。

四、声压级的叠加（计算）有n个不同的噪声源互不相⼲，其中第i个噪声源在某测点处测得的声压级为Lpi,当n个噪声源同时发声，在该点处产⽣的总声压级为：注意：2个⼤⼩相等的噪声叠加后，总声压级⽐原来单独时⾼3（dB）五、声波的反射和透射反射系数r p:反射声压幅值与⼊射声压幅值之⽐。

r p⼤，则吸声差，r值⼩的材料称为吸声材料。

声压透射系数t p：透射声压幅值与⼊射声压幅值之⽐。

t p⼤，则隔声差，t p值⼩的材料称为隔声材料。

六、声传播中的距离衰减（计算）点源：计算从距离r1传播到距离r2时，声强级或声压级衰减量△L，则有：连续线声源：当传播距离从r0⾄r2时，声压级或声强级的衰减量为：第三章：噪声基本评价量⼀、响度级以1KHz纯⾳为基准声⾳，任何声⾳如果听起来和某个1KHz纯⾳⼀样响，那么这个1KHz纯⾳声压级的分贝值就是该声⾳的响度级，单位phon。

噪声评价方法：NR曲线（Noise Rating）NR 曲线（noise rating number ）是国际标准化组织（ISO ）推荐使用的一组噪声评价曲线，适用范围广泛，除了可用于评定各类建筑空间的噪声等级，尤其适用于评定环境噪声等级和工业噪声等级，也经常被设备制造商用来评定机械设备的噪声等级。

NR 曲线的各倍频带允许声压级应按下列公式计算：L ＝A + B x NR式中：L ——各倍频带允许声压级(dB)；NR——噪声评价数；A 、B——与各倍频带声压级有关的常数，见下表。

表 NR曲线与各倍频带声压级有关的常数通过以上公式，可以确定一组NR 曲线，NR-10 ~ NR-130。

表 NR 曲线倍频程（倍频带）声压级（dB ）PB PB显示NR曲线在每一条NR曲线上，中心频率为1000Hz的倍频带声压级等于噪声评价数NR值。

NR曲线噪声评价方法采用“相切法”（tangency method）确定噪声的NR值，具体如下：先测量各个倍频带声压级，再把倍频带噪声谱合在NR曲线上，以与频谱相切的最高NR曲线为该噪声的NR噪声等级，表示为NR-X。

[1]NR曲线应用举例：假设31.5Hz ~ 4000 Hz八个倍频带声压级依次为：75dB, 68dB, 65dB, 58dB, 50dB, 45dB, 44dB, 35dB，把这8个倍频带噪声值合在NR曲线图上，与该噪声频谱相切的最高NR曲线为NR-49，相切点出现在125Hz处，表示该噪声的噪声等级为NR-49。

图：NR曲线应用举例——NR-49NR 噪声评价方法是国际上通用的室内噪声评价标准，我国除了采用A声级标准外，有些场合也采用NR噪声评价方法，下表所列的数值可供设计参考。

[2]表各类建筑物室内允许噪声级（NR曲线、A声级）与NR曲线相对应的A 声级值可近似由下式计算得到[2]：L = NR + 5A但是，如果噪声的频谱特殊就不可以采用以上公式换算。

粉红噪声中文名称：粉红噪声英文名称：pink noise定义：在与频带中心频率成正比的带宽（如倍频程带宽）内具有相等功率的噪声或振动。

应用学科：机械工程（一级学科）；振动与冲击（二级学科）；机械振动（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布粉红噪声功能带示意英文名称：Pink Noise 粉红噪音是自然界最常见的噪音，简单说来，粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段。

从波形角度看，粉红噪音是分形的，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，粉红噪音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。

粉红噪音是最常用于进行声学测试的声音。

利用粉红噪音可以模拟出比如瀑布或者下雨的声音目录粉红噪声测试粉红噪声。

既然是噪声就绝对不是单纯的纯音，它是一种频率覆盖范围很宽的声音。

低频能下降到接近0Hz（不包括0Hz）高频端能上到二十几千赫，而且它在等比例带宽内的能量是相等的（误差只不过0.1dB左右）。

比如用1/3oct带通滤波器去计算分析，我们会发现，它的每个频带的电平值都是相等的（2/3oct、1/6oct、1/12oct也是一样），这就是为什么在测试声场频率特性中要用粉红噪声作为标准信号源的原因。

粉红噪声频谱仪的图形另外。

日常工程测试中提到的改变频率125Hz、250Hz、500Hz……等，都是指以上向这些频率为中心频率的频带，而绝不是拉括某个频点。

频带是由无数个频点组成的。

人家知道500Hz的纯音听起来就像是拿起电话还未拨号之前的那个声音。

而以500Hz为小心的粉红噪声听起来就像是刮风声。

从FFT傅立叶分析仪上看，它们各自的频谱特性纯音信号电平值很稳定，图形就像是一个峰尖；而粉红噪声的谱线是像波浪一样不断跳动的，电平值也是在一定范围内不停变化着的（正是因为它在不停的变化，所以专业RAT测试中为了得到准确具体的数据、必须采用平均响应显示或慢响应显示。

有色噪声是指在频谱上不同频率成分的能量密度不相等的噪声信号。

其功率谱描述了不同频率成分的能量分布情况。

常见的有色噪声包括白噪声、粉红噪声和蓝噪声。

- 白噪声的功率谱是平坦的，表示各个频率成分的能量密度相等。

- 粉红噪声的功率谱随频率呈现1/f的关系，即低频部分的能量密度较高。

- 蓝噪声的功率谱随频率呈现f的关系，即高频部分的能量密度较高。

除了这些常见的有色噪声之外，还存在其他类型的有色噪声，它们的功率谱形状各异，代表了不同的频率特性。

在实际应用中，有色噪声的功率谱可以通过数学模型或实测得到，并用于信号处理、通信系统等领域。