噪音与振动

一、振动与共振

振动是日常生产和生活中的一种常见现象。从定义上来讲，振动就是物体围绕平衡位置进行的一种往复运动。评价振动的主要技术指标包括振动幅值（位移、速度或加速度）和频率。频率指物体在一秒钟内往复运动的次数，单位是赫兹（Hz）。

一个物体只要受到不断变化的激振力的作用，就会产生振动，如出现机械故障的机器、在不平道路上行驶的汽车、飞行中遇到气流的飞机、高速机动的战斗机等，都会产生强烈振动。即使是正常运行中的机器、汽车和飞机，也会因发动机的作用产生较轻微的振动。

除了一般的振动，还有一种比较特殊的振动现象， 称之为“共振”。“共振”的一个经典例子是：一队士兵在吊桥上齐步走，引起吊桥剧烈振动，继而断裂、垮塌，造成人员伤亡。这就是“共振”惹的祸。

相比振动，声音就更常见了，可以说无处不在。

声音是怎样产生的？人们很容易发现声音与振动总是同时出现的，其原因就在于声音都是由物体振动产生的。当你听到了某种声音，一定是某个物体发生了振动。声音正是这种振动通过某种介质（如空气、水） 以波的形式传播的结果。

二、声压与声压级

声压是用来度量声音强弱的物理量。声音通过空气传入人耳，引起耳内鼓膜振动，刺激听觉神经，产生声音的感觉。声压越大，耳膜受到的压力越大，感觉到的声音就越强烈。

因为声波作用引起声场中某点介质（如大气或水） 的压缩或膨胀，所以声压有正有负，单位是帕（Pa）。声压分为瞬时声压和均方根声压两种。均方根声压指瞬时声压在某一时间周期内的均方根值，一般情况下都使用均方根声压来评价一段声音的强弱。

人耳能够感受到的声音的频率范围是20～20000Hz，低于20Hz的声音叫作次声，高于20000Hz的声音叫作超声。频率越低， 声音越低沉；频率越高，声音越尖锐。对于低于20Hz和高于20000Hz的声音，人耳是听不见的。

三、振动和噪声的危害

表征振动和噪声的主要参数有量值、频率等。振动和噪声往往是有害的，对结构强度产生不良影响：低频大振幅振动会引起结构的局部动应力过大，有可能造成结构的一次性破坏；高频振动和强噪声，会影响结构的使用寿命， 特别是当结构萌生疲劳裂纹后，通常会加速裂纹的扩展，从而造成结构的疲劳破坏。

既然在大多数情况下，振动和噪声都是有害无益的，因此减振降噪、为人们提供更舒适的生活和工作条件，就成为科学家和工程师一直在努力做的工作。减振降噪最好的办法不是在出现振动和噪声问题后再设法排故，而是在设计阶段就要把振动和噪声控制指标要求纳入设计目标。

四、振动和噪声的测量

要减小或消除振动和噪声的危害，就需要了解和掌握表征振动和噪声的主要参数的具体数据。了解和掌握这些具体数据最可靠的方法就是实际测量。

在大多数情况下，工程师会采用振动加速度传感器来感应和拾取物体的振动信号，会根据测试需求来选择最合适的振动加速度传感器，通过信号调理器将传感器拾取到的振动信号输入到信号采集记录器中， 并从时域、频域和概率域等方面，用计算机和专用软件对振动信号进行处理和分析，得到振动信号的量级、频率成分和统计特性等信息。

噪声测量与振动测量的方法和过程非常相似，除了主要采用声压传感器（传声器）来感应和拾取噪声信号之外，其它测量仪器和分析软件基本相同，可以共用。

目前，振动和噪声的测量技术已经比较成熟和完整了，传感器种类众多，除了一些极端恶劣（如超高温、强辐射等）和封闭环境之外，一般都可以得到具有较高信噪比的测量信号，从而满足绝大多数情况下的测量和分析需求。

五、振动和噪声环境的模拟

对一个在振动和噪声环境中工作的装备，需要考察其承受振动和噪声的能力。当然，可以在装备的实际运行状态中来考察其工作状态，进而评价其耐振动和耐噪声的能力。但这种做法的效率太低、成本太高， 已经基本被淘汰了。

目前采用的主要办法是：根据在实际工作环境中测量得到的振动和噪声数据，合理制定振动和噪声的试验条件，用人为模拟创造出来的振动和噪声环境来考察装备承受振动和噪声的能力。具体来说，就是用振动试验系统来模拟振动环境，用声学混响室或行波管来模拟噪声环境。

在日常工作和生活中，振动和声音无处不在、有利有弊。了解其基本特点，有助于扬长避短、趋利避害，更好地开展工作和享受生活。