聲級計詳解(上)| 什么是聲級計?它的工作原理是什么?

聲級計(SLM)是一種儀器(通常為手持式),用于以標準化方式測量聲級。它對聲音的響應(yīng)方式與人耳大致相同,并且可以 客觀地測量聲壓級。


此系列文章將帶您深入了解聲級計及其原理,內(nèi)容包括:

  • 聲級計有什么用處

  • 聲級計的工作原理

  • 時間計權(quán)

  • 頻率計權(quán)

  • 頻率分析

  • 顯示屏

  • 校準

  • 國際標準


聲級計有何用處

聲級計可用于測量和管理各種來源的噪聲,包括工廠、道路和鐵路交通以及建筑工程的噪聲。除體育活動、戶外音樂會、休閑公園以及住宅和商業(yè)街區(qū)等典型的城市環(huán)境外,還有許多不同的聲音來源,每種聲音源都有不同的特征,這給評估它們的專業(yè)人員帶來了特定的問題。


聲級計的工作原理是什么?

聲級計由傳聲器、前置放大器、信號處理器和顯示屏組成。傳聲器將聲音信號 轉(zhuǎn)換為等效的電信號。最適合于聲級計的傳聲器類型是 電容式傳聲器,其精度、穩(wěn)定性和可靠性都很高。傳聲器產(chǎn)生的電信號很弱,所以先用前置放大器對其進行增強,然后再由主處理器進行處理。

信號處理包括按照國際標準(例如IEC 61672-1,聲級計符合該標準)對信號進行頻率計權(quán)和時間計權(quán)。

時間計權(quán)

時間計權(quán)指 聲級計對聲壓變化的反應(yīng)方式。它是波動信號的指數(shù)平均值,提供了易于讀取的值。該分析儀采用快速、慢速和脈沖(或“ F”、“ S”和“ I”)時間計權(quán),它們是根據(jù)大多數(shù)國際和國家標準所要求的計權(quán)。環(huán)境評估標準通常會規(guī)定使用哪種時間計權(quán)。

聲級計詳解(上)| 什么是聲級計?它的工作原理是什么?的圖1


信號通過計權(quán)濾波器處理,在分析儀屏幕上顯示聲壓級,以分貝(dB)表示,參考值為20μPa。聲壓級值至少每秒更新一次。

簡而言之,評估變化的噪聲級就意味著得到一個平均聲級值。在全世界范圍內(nèi), “等效連續(xù)聲級” Leq被稱為基本平均參數(shù)。Leq表示被測的波動聲壓級中能量的多少,它在測量期間保持穩(wěn)定。它測量的是在變化的聲級下的平均能量。

盡管大量研究表明Leq與煩擾度關(guān)系很大,但這并不是煩擾度的直接衡量指標。

可以使用最專業(yè)的聲級計(有時稱為積分聲級計)直接測量Leq。如果使用A計權(quán)濾波器,則將其表示為LAeq,即通過A計權(quán)濾波器對等效連續(xù)聲級的測量。

頻率計權(quán)

頻率計權(quán)可調(diào)整聲級計響應(yīng)不同聲音頻率的方式。這是必要的,因為人耳對聲音的敏感度會因聲音的頻率而異。IEC 61672-1定義了頻率計權(quán)A、C和Z,但在專門應(yīng)用中偶爾也會使用其他頻率計權(quán)。

聲級計詳解(上)| 什么是聲級計?它的工作原理是什么?的圖2

A計權(quán) - dBA/dB(A)

A計權(quán)調(diào)整信號的方式類似于 人耳在中等聲級下的響應(yīng)。它基于40dB等響度曲線。噪聲參數(shù)的符號通常包含字母“A”(例如LAeq),表示測量中已包含該頻率計權(quán)。

幾乎所有環(huán)境和工作場所噪聲測量都需要A計權(quán),這在國際和國家標準和指南中都有規(guī)定。A計權(quán)濾波覆蓋了10Hz至20kHz的整個音頻范圍。

C計權(quán) - dBC/dB(C)

人耳的響應(yīng)隨聲級而變化。C頻率計權(quán)對應(yīng)于100dB等響度曲線,也就是說, 人耳在相當高的聲級下的響應(yīng)。C計權(quán)主要用于評估高聲壓級的峰值。也可以用于測量 娛樂噪聲,但低音噪聲的傳輸可能會有問題。

Z計權(quán) - dBZ/dB(Z)

“零”頻率計權(quán)是10Hz到20 kHz±1.5dB之間的平坦頻率響應(yīng),不包括傳聲器的響應(yīng)。

如今,A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是使用 最廣泛的頻率計權(quán)。C計權(quán)與主觀測試并無多大的關(guān)聯(lián)性,因為等響曲線是基于使用純音的實驗得出的——大多數(shù)普通的聲音并非純音,而是由許多不同的音組成的非常復(fù)雜的信號。

未完待續(xù)......

  • 頻率分析

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聲級計詳解(上)| 什么是聲級計?它的工作原理是什么?的圖3

這本指南分為幾個部分,您可以查看與您相關(guān)的部分:

  1. 普遍應(yīng)用

  2. 工作場所噪音

  3. 環(huán)境噪音

  4. 產(chǎn)品噪音

  5. 服務(wù)、支持與校準

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