噪声实时频谱分析仪器的应用

一、声频谱的概念：

1、我们知道噪声的两大特性：一是具有的强度-用声压表示；二是具有不同频率成分-用频谱表示。实际上，任何声源噪声都是不止一个频率的声音，它们是从低频到高频无数频率成分的声音的大合奏；有的声源高频率声音多一些，听起来高亢刺耳，如电锯、铆钉枪，它们辐射的主要噪声成分在1000Hz以上的高频噪声；有的声源低频率的声音多一些，如空压机、汽车，辐射的噪声低沉有力，其主要噪声频率多在500Hz以下的低频噪声；而8-18型，9-27型高压风机的噪声主要频率成分在500-1000Hz范围内的中频噪声；还有的声源较为均匀地辐射从低频到高频的噪声，如纺织机噪声，我们称之为宽频带噪声。

2、在噪声测量中，为了分析噪声源的特性，除了进行噪声总值A 声级测量外，往往还需要进行噪声频谱分析，通过频谱分析确定噪声源的主要频率成分（例如高频、中频或低频），由此判断产生噪声的主要根源（判定方法没有捷径，只能用其频谱分析仪，对设备声源进行多次频谱分析，取得频谱声压原始数据进行对比，找出其规律而最终确定声源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而进行处理，例如：一设备声源由轴承、发动机、齿轮箱、风扇等组成，先保存合格设备的原始频谱图，再针对性对有异音的各部件频谱图对比，很容易就可发现其规律），从而有针对性地采取降噪措施。因此，正确的选择和使用噪声的频谱分析仪，尤其实时频谱分析仪器显得尤其重要。

3、噪声源（电机、机器、设备）噪声之所以可以区分就是它们具备了这两个特点的缘故。但是把每一个噪声源的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，人们把可听到的频率范围分成数段，按每段内的声音强度进行分析。可以使用滤波器把一段一段的频率成分选出来进行测量，这种滤波器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。在声学测量中常常使用的是带通滤波器。

二、噪声频谱的应用：

1、为了统一起见，国际标准化组织（ISO）规定了倍频程和1/3倍频程的中心频率点。它是按OCT倍频程要求规定的频率点为代表此频率范围进行声压分析，如 OCT 1/1中心频率500（Hz）代表其范围为355-710（Hz），

         而OCT 1/3中心频率500（Hz）代表其范围为450-560（Hz），

           OCT 1/6中心频率500（Hz）代表其范围更小，也就是范围越不分析的越精细，而FFT频谱500（Hz）只代表500（Hz）这个点的声压，也就是到点而不是一个范围。

           

2、在噪声测量中，通常使用带通滤波器进行频谱分析，使通带以内的噪声成分通过，通带以外的噪声成分不通过的滤波器，利用一组组频带相邻的滤波器可对整个声频范围内的噪声信号进行频谱分析。

3、以中心频率（Hz）为横坐标，以声压级(dB)为纵坐标，作出噪声按1/1倍或1/3倍频带的声压分布图，就一目了然地通观噪声的特性。这个方法称为噪声的OCT（1/1倍或1/3倍频带）频谱分析。

4、选择滤波器带宽时，如果要作比较简单粗略的频谱成分分析，可以选用1/1倍频程滤波器，利用中心频率为31.5 Hz、63 Hz、……和16 kHz 共10个倍频程滤波器，如果需要更细化的分析，可以选用1/3 倍频程滤波器，利用中心频率从25 Hz、31.5 Hz、40 Hz⋯⋯16kHz 和20 kHz分成30个频段测量出它们的频带声压级，显然1/3 倍频程滤波器分析得细些，，而1/6倍频谱分析就更加精细，因此也更容易分辨出噪声的根源。一般情况下，使用1/3 倍频程滤波器进行频谱分析已经足够，因此使用的比较多。

5、频谱分析仪的测量结果如：HS5671+（1/1倍）或HS5671B（1/1、1/3倍）频谱

   分析仪的频谱声压界面  OCT（1/1倍或1/3倍频带）从结果界面内容可看到

   噪声1/1倍和1/3倍频带的声压分布图，这样就一目了然地通观此噪声源的噪声

   的特性（噪声主要分布那个频带内）。

 

    

三、实时频谱仪的应用：

1、现市场销售的噪声频谱分析通常使用的是模拟滤波器（对稳定噪声源及要求不高的可以满足测量要求），这种滤波器使用时都要一个滤波器接一个滤波器依次进行频谱测量分析。由于滤波器以及检波电路都有一定时间常数，通常需要几秒钟才能达到稳定。因此，如果使用1/1倍频程滤波器完成整个频谱分析需要1 分钟左右时间，如使用1/3 倍频程滤波器则需要3 分钟左右时间。对于稳定噪声（如机器噪声）而且测量时间比较宽裕的场合，这完全不是问题，但是对于不稳定噪声，如：环境噪声、交通噪声以及其它随机变化的电机声源及时间很短的脉冲噪声等测量得到的频谱分析结果毫无意义。因为在进行下一个滤波器分析时的噪声与上一个滤波器分析时的噪声完全不一样，这种情况唯有选择实时频谱分析仪器分析才有意义。

2、实时，它的简单涵义就是“即时”，也就是“立即”的意思。

3、实时频谱分析仪器采用数字信号处理办法，将模拟信号变换成数字信号，边 测量边进行频谱分析，速度非常快，立即就完成OCT 1/1 倍或1/3 倍频程以至更细的1/n倍频程谱分析，甚至可以进行FFT 分析，并可以扩展为其它许多测量与分析功能。正因为它有这么多的优点，因此得到了广泛应用。

4、实时频谱仪的功能应用及界面：

1）在同一界面同时观察到单个或多个声源在各个方向（测点）的噪声辐射情况和变化过程，直观的显现的实时声压级、频谱（1/1、1/3、1/6倍频程及全频FFT、窄带谱、细谱）图形及数据。窗口可显示设定好的上限、下限曲线、样品曲线以及测试曲线，并可设置不同的观察方式及用不同颜色加以区分。并提供具体数值(某段或某几个频率点的声压值)的观测。

2）界面：

                                       A：OCT（1/1；1/3）频谱界面：

                                                B：FFT频谱界面：

C：可设置频率起点，频率终点范围：即可任意设置需要观察的频谱范围

D: 可添加FFT频率观察点。即可任意添加需要观察的频谱点

D：可任意增加噪声监测通道（包括振动）：支持多通道不同方式的同步检

   测。同时观察到声源在各个方向（测点）的噪声辐射情况和变化过程，

   实现实时声压级、倍频程频谱（1/1、1/3、1/6）及FFT分析的曲线和

   数据。

      如: 下两个通道同时查看数据和图形，或一个窗口显示多个通道曲线

          叠加图形（声压、频谱）

      

 四、实时频谱仪产品型号：CRY2312(或CRY2120U)实时频谱分析仪系列。用于

                         各种机设备、产品定点噪声、在线监测。