空气冲击波和噪声测试方法优化

空气冲击波的起压测试装置由传感器、信号适配器（放大器）、数据采集及处理系统组成。起压测试传感器一般使用压电式和压阻式传感器接受压力信号，电容式和机械式目前已很少采用；信号适配器的选择，压电式传感器需配电荷放大器，压阻式传感器需配数据放大器或动态应变仪；数据采集及处理系统采用通用型动态测试分析仪或外场用远程数据采集器。

空气冲击波中频率在20Hz以上成分，或空气冲击波超压衰减到1.96N/cm2（相当声压级180dB）以下时，作为噪声，爆破产生的噪声音强和频率变化无规律杂乱无章，属非稳态噪声，是环境噪声中最强大的噪声之一。噪声采用声压计测量，声压计一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器和表头组成，体积小重量轻，现场使用便利；将声压计与便携式磁带记录仪组合，可录制后进行分析处理。

为了得到真实的空气冲击波结果，制造和选择仪器时，应考虑仪器的频响特征。测试冲击波压力时，仪器的固有振动周期应远小于冲击波正压区作用时间，即T≪t+，否则，因仪器本身频响范围低，来不及反应冲击波峰值压力，造成失真。测量冲击波冲量时，仪器的固有振动周期应远大于正压区作用时间，即T≫t+，否则易引起较大测量误差。

测量冲击波时传感器需要进行标定。标定方法有静态和动态两种。静态简单，但需时间较长，并且，用静态方法标定动态压力测量的传感器也不理想。动态有比较法和激波管法两种。比较法是采用不同参数的标准药包爆炸，得出一系列标准P（t）曲线，供与实测值比较。激波管法是采用两段封闭激波管，以膜片分为高压和低压室，向高压室充气时，膜片受压破碎，产生平面冲击波传向低压室，可通过测量平面波速度得到压力值。测定噪声的声压亦应标定，以保证其灵敏度和测试精度。

测定空气冲击波和噪声时，测点布置应根据爆点位置和爆破参数等，确定保护对象区域和方位，选择敏感建筑物或保护区域距离爆破作业区最近的位置；露天测点的传感器应选择在空旷的位置，距周围障碍物大于1.0m，距地面应大于1.2m，可固定在三脚架上或悬吊在空中；若要得到冲击波衰减规律，可自爆心附近开始向外布置一条或几条侧线，测点呈对数衰减规律近密远疏设置，不宜少于5个测点。井下测试时，可在隧洞底板、侧帮或障碍物上布点。

在地表、隧洞底板或侧帮上埋设的传感器，因冲击波传播方向平行于传感器表面，不会发生反射，所记录的P（t）曲线是入射波曲线，传感器表面平行于冲击波传播方向见图10-5。埋于障碍物壁内或其附近地表的传感器，记录的P（t）曲线是反射波曲线，传感器位于障碍物上或其附近地表见图10-6。

图10-5　传感器表面平行于冲击波传播方向图

1—传感器；2—P（t）曲线(www.xing528.com)

图10-6　传感器位于障碍物上或其附近地表图

1—传感器；2—P（t）曲线

反射波图形与入射波类似，不同点只是反射波波阵面压力较大，下降迅速；而入射波和反射波正压区的长度几乎相等。反射波压力大的原因，是因为入射波遇障碍物后，空气质点突然停止运动，空气被压缩，这种运动停止和压缩状态，会以更大速度向与入射波相反方向传播的缘故。

爆破噪声声压级与传感器实测超压，可按式（10-4）进行换算：

式中　Lp——声压级，dB；

　　　P——实测超压，μPa；

　　　P0——基准声压，20μPa。