浅析噪声监测的若干问题

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　　噪声监测：
　　噪声监测是对干扰人们学习、工作和生活的声音及其声源进行的监测活动。其中包括：城市各功能区噪声监测、道路交通噪声监测、区域环境噪声监测和噪声源监测等。噪声监测结果可用于分析噪声污染的现状及变化趋势，也为噪声污染的规划管理和综合整治提供基础数据。一般以A计权声级表示，所用的主要仪器是声级计和频谱分析器。

　　噪声又称杂音，属于随机信号，可用统计学方法加以描述，即其统计量是可测的。噪声存在于一切电子系统中，严重地影响通信系统接收微弱信号的能力，即影响通信的质量。

　　表 非住宅的各类房间中的允许A声级

　　噪声测量包括两个内容：对噪声统计特性的测量和利用噪声作为测试信号的测量。

　　一、统计特性的测量
　　噪声统计特性的测量属于幅度域测量，包括数学期望(平均值)、方差(均方值)、功率谱密度、概率密度分布以及自相关和互相关函数的测量。通信线路噪声的测量，就是在规定带宽内噪声均方值(功率)或均方根值(有效值)的测量。

　　随机信号电压的测量与确知信号电压的测量不同：

　　 · 注意电压表的检波特性。有效值电压表是测量噪声电压比较理想的仪表，这种电压表的读数与被测电压的均方根值成正比，与被测电压的波形无关，故若该电压表以正弦有效值刻度，则可方便地直接读出噪声电压的有效值。否则，需要对读数进行修正。例如，采用均值电压表测量高斯白噪声，必须将读数乘上修正因数1.13。

　　 · 带宽准则。噪声功率正比于系统的带宽，选用的电压表其带宽应远大于被测系统的噪声带宽，否则，将会损失噪声功率，使测量结果偏低。一般要求电压表的3dB带宽△f 3db大于8～10倍的噪声带宽。

　　 · 满度波峰因数和测量时间的影响。波峰因数是交流电压的峰值与有效值之比，如正弦波的波峰因数为。以测量确知信号正弦波为例，当有效值电压表指示满度时，其宽带放大器所承受的最大瞬时电压(峰值)为有效值的倍，若放大器的动态范围足够，不会产生测量误差。所以，对电压表中使用的放大器，可用其满度波峰因数间接反映放大器的动态范围般测量正弦波的电压表来说，要求电压表具有的满度波峰因数就可胜任。由于噪声电压的峰值是随机的，即其波峰因数也是随机的，所以只能用统计学方法来定量描述峰值大于有效值的概率，以高斯白噪声为例，其峰值是波峰因数大于4.4出现的概率为0.001%。所以，若电压表的满度波峰因数大于4.4，那么，用来测量高斯白噪声是足够的，因为，这时电压表只对出现概率小于0.001%的那些高峰值不予计及(被放大器削波)，分析指出，由此产生的测量误差为-0.05%。

　　 · 电话电路的噪声测量。宜加衡重(加权)网络，以模拟人耳的接收状况，衡重网络对各个频率的衡重(加权)系数应符合CCITT的有关建议。最后，要考虑测量时间的影响，噪声电压测量实质上是求平均值的过程，求平均应在无限的时间内进行，在有限时间内测量噪声只能得到平均值的估计值，这种误差本身是一个随机变量，会使表针产生抖动。在电路上可增大RC电路的时间常数来使抖动平滑掉，故测量时需要一定时间。

　　二、作为测试信号的测量
　　噪声作为测试信号的测量，是用噪声作为测试信号可实现系统的广谱和动态测量。一般采用高斯白噪声作为测试信号，其概率密度函数是高斯型的(服从正态分布)，其功率密度谱是平直的(在远宽于所研究的频带内)。例如在多路载波复用系统中，进行噪声负载测试，以估计出系统内由交调失真和因其它信道中通话而引起的寄生背景噪声。通过在系统中加白噪声来模拟所有信道中的实际通话，并通过一个带阻滤波器使被测信道保持在空闲状态。然后，在接收端用一个带通滤波器来测量空闲信道的背景噪声，以模拟系统的实际工作状态。

　　噪声的常用监测指标包括：噪声的强度，即声场中的声压;噪声的特征，即声压的各种频率组成成分。

　　三、噪声的监测注意事项
　　1. 测量仪器
　　所有测量仪器均应符合相应标准，使用前必须校准。

　　  · 测量噪声级时，使用精密和普通声级计，如需测量噪声频谱，需要声级计上佩带滤波器;

　　  · 测量等效声级时，使用积分声级计;

　　  · 测量脉冲噪声则使用脉冲声级计;

　　  · 测量声强或分析噪声信号时使用声强计、实时分析仪等。

　　2. 测量条件
　　  · 测量中要考虑背景噪声的影响。当所测噪声高出背景噪声不足10dB时，应按规定修正测量结果;当所测噪声高出背景不足3dB时，测量结果不能作为任何依据，只能作为参考。

　　  · 当环境天气风速大于四级时，应停止室外测量。

　　  · 测量时要避免高温、高湿、强磁场、地面和墙面反射等因素的影响。

　　3. 读取法
　　  · 稳态噪声用慢挡读取指示值或等效声级;

　　  · 周期性变化噪声用快挡读取最大值并读取随时间变化的噪声值，也可以测量等效声级;

　　  · 脉冲噪声读取其峰值和脉冲保持值或测量等效声级;

　　  · 无规则变化噪声应测量若干时间段内的等效声级及每个时间段内的最大值。

　　4. 测量位置(主要指测量传声器所在位置)
　　  · 户外测量。当要求减小周围的反射影响时，则应尽可能在离任何反射物(除地面)至少3.5m外测量，离地面的高度大于1.2m以上，必要而有可能时置于高层建筑上，以扩大可监测的地域范围。但每次测量其位置、高度保持不变。使用监测车辆测量，传声器最好固定在车顶上。

　　  · 建筑物附近的户外测量。这些测量点应在暴露于所需测试的噪声环境中的建筑物外进行，若无其他规定，测量位置最好离外墙1～2m处，或全打开的窗户前面0.5m(包括高楼层)。

　　  · 建筑物内的测量。这些测量应在所需测试的噪声影响的环境中建筑物内进行，测量位置最好离墙面或其他反射面至少1m，离地面1.2～1.5m，离窗1.5m处。

　　5. 测量时间
　　  · 时间段的划分。测量时间分为昼间和夜间两部分，昼间还可以分为白天、早和晚三部分。具体时间，可依地区和季节不同按当地习惯划定。一般采用短时间的取样方法来测量，白天选在工作时间范围内(如8：00～12：00和14：00～18：00);夜间选在睡眠时间范围内(如22：00～5：00)。

　　  · 测量日的选择。测量一般选择在周一至周五的正常工作日，如果周六、日以及不同季节环境噪声有显著差异，必要时可要求做相应的测量或长期连续测量。

　　注：详细测量方法参见《声学环境噪声的描述、测量与评价第一部分：基本参量与评价方法》(GB/T3222.1—2006/ISO1996—1：2003)、《声学环境噪声的描述、测量与评价第二部分：环境噪声级测定》(GB/T3222.2—2009)、《工作场所物理因素测量第8部分：噪声》(GBZ/T189.8—2007)

　　来源：机房百科微信公众号(ID：IDC-JF)