關(guān)于噪音計你不知道的那些事

        空氣分子本身固有的不規則運動(dòng)及相互排斥會(huì )形成一個(gè)靜態(tài)的力，這個(gè)壓力就是大氣壓。聲音是空氣分子的振動(dòng)，振動(dòng)的空氣分子對它通過(guò)的截面就會(huì )產(chǎn)生額外的壓力，這種額外的壓力稱(chēng)之為聲壓。
空氣分子本身固有的不規則運動(dòng)及相互排斥會(huì )形成一個(gè)靜態(tài)的力，這個(gè)壓力就是大氣壓。聲音是空氣分子的振動(dòng)，振動(dòng)的空氣分子對它通過(guò)的截面就會(huì )產(chǎn)生額外的壓力，這種額外的壓力稱(chēng)之為聲壓。聲壓比之大氣壓要小得多得多，一般用聲壓級來(lái)描述聲音的大小,即把一很小的聲壓p0=2х10-5帕作為參考聲壓，把所要測量的聲壓p與參考聲壓p0的比值取常用對數后乘以20得到的數值稱(chēng)為聲壓級，單位是分貝(db)。分貝(dB)是以美國發(fā)明家貝爾命名的，因為貝的單位太大，因此采用分貝，代表1/10貝。分貝的運算不是線(xiàn)性比例的，而是對數比例的，使用分貝描述聲音時(shí)需要同時(shí)給出頻率。
一、噪音計的原理和組成
噪音計是噪聲測量中zui基本的儀器，一般由傳聲器、前置放大器、衰減器、放大器、頻率計權網(wǎng)絡(luò )以及有效值指示表頭等組成。
噪音計的工作原理是：由傳聲器將噪音計基本知識聲音轉換成電信號，再由前置放大器變換阻抗，使傳聲器與衰減器匹配。放大器將輸出信號加到計權網(wǎng)絡(luò )，對信號進(jìn)行頻率計權(或外接濾波器)，然后再經(jīng)衰減器及放大器將信號放大到一定的幅值，送到有效值檢波器(或外按電平記錄儀)，在指示表頭上給出噪聲聲級的數值。1)傳聲器是把聲壓信號轉變?yōu)殡妷盒盘柕难b置，也稱(chēng)之為話(huà)筒，它是噪音計的傳感器。常見(jiàn)的傳聲器有晶體式、駐極體式、動(dòng)圈式和電容式數種。
1.1動(dòng)圈式傳聲器由振動(dòng)膜片、可動(dòng)線(xiàn)圈、*磁鐵和變壓器等組成。振動(dòng)膜片受到聲波壓力以后開(kāi)始振動(dòng)，并帶動(dòng)著(zhù)和它裝在一起的可動(dòng)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)內振動(dòng)以產(chǎn)生感應電流。該電流根據振動(dòng)膜片受到聲波壓力的大小而變化。聲壓越大，產(chǎn)生的電流就越大，聲壓越小，產(chǎn)生的電流也越小。
1.2電容式傳聲器主要由金屬膜片和靠得很近的金屬電極組成，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平板電容。金屬膜片與金屬電極構成了平板電容的兩個(gè)極板，當膜片受到聲壓作用時(shí)，膜片便發(fā)生變形，使兩個(gè)極板之間的距離發(fā)生了變化，于是改變了電容量，位測量電路中的電壓也發(fā)生了變化，實(shí)現了將聲壓信號轉變?yōu)殡妷盒盘柕淖饔?。電容式傳聲器是聲學(xué)測量中比較理想的傳聲器，具有動(dòng)態(tài)范圍大、頻率響應平直、靈敏度高和在一般測量環(huán)境下穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應用廣泛。由于電容式傳聲器輸出阻抗很高，因而需要通過(guò)前置放大器進(jìn)行阻抗變換，前置放大器裝在噪音計內部靠近安裝電容式傳聲器的部位。2)放大器
一般采用兩級放大器，即輸入放大器和輸出放大器，其作用是將微弱的電信號放大。輸入衰減器和輸出衰減器是用來(lái)改變輸入信號的衰減量和輸出信號衰減量的，以便使表頭指針指在適當的位置。輸入放大器使用的哀減器調節范圍為測量低端，輸出放大器使用的衰減器調節范圍為測量。許多噪音計的高低端以70dB為界限。3)計權網(wǎng)絡(luò )
為了模擬人耳聽(tīng)覺(jué)在不同頻率有不同的靈敏性，在噪音計內設有一種能夠模擬人耳的聽(tīng)覺(jué)特性，把電信號修正為與聽(tīng)感近似值的網(wǎng)絡(luò )，這種網(wǎng)絡(luò )叫作計權網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)計權網(wǎng)絡(luò )測得的聲壓級，已不再是客觀(guān)物理量的聲壓級(叫線(xiàn)性聲壓級)，而是經(jīng)過(guò)聽(tīng)感修正的聲壓級，叫作計權聲級或噪聲級。
計權(又叫加權)參數是在對頻響曲線(xiàn)進(jìn)行了一些加權處理后測得的參數，以區別于平直頻響狀態(tài)下的不計權參數。例如信噪比，按照定義，我們在額定的信號電平下測出噪聲電平(可以是功率，也可以是電壓、電流)，額定電平與噪聲電平之比就是信噪比，如果是分貝值，則計算二者之差。這是不計權信噪比。不過(guò)，由于人耳對各頻段噪聲的感知能力是不一樣的，對3kHz左右的中頻zui靈敏，對低頻和高頻則差一些，因此不計權信噪比未必與人耳對噪聲大小的主觀(guān)感覺(jué)能很好的吻哈。
如何將測量值與主觀(guān)聽(tīng)感統一起來(lái)呢？于是就有了均衡網(wǎng)絡(luò )，或者叫加權網(wǎng)絡(luò )，對低頻和高頻都加以適度的衰減，這樣中頻便更突出。把這種加權網(wǎng)絡(luò )接在被測器材和測量?jì)x器之間，于是器材中頻噪聲的影響就會(huì )被該網(wǎng)絡(luò )“放大”，換言之，對聽(tīng)感影響zui大的中頻噪聲被賦予了更高的權重，此時(shí)測得的信噪比就叫計權信噪比，它可以更真實(shí)地反映人的主觀(guān)聽(tīng)感。
根據所使用的計權網(wǎng)不同，分別稱(chēng)為A聲級、B聲級和C聲級，單位記作dB(A)、dB(B)和dB(C)。A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性，B計權聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特性，C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減zui多，B次之，Czui少。A計權聲級由于其特性曲線(xiàn)接近于人耳的聽(tīng)感特性，因此是目前世界上噪聲測量中應用zui廣泛的一種,許多與噪聲有關(guān)的國家規范都是按A聲級作為指標的。4)檢波器和指示表頭
檢波器作用是把迅速變化的電壓信號轉變成變化較慢的直流電壓信號。這個(gè)直流電壓的大小要正比于輸入信號的大小。根據測量的需要，檢波器有峰值檢波器、平均值檢波器和均方根值檢波器之分。峰值檢波器能給出一定時(shí)間間隔中的zui大值，平均值檢波器能在一定時(shí)間間隔中測量其平均值。脈沖聲需要測量它的峰值外，在多數的噪聲測量中均是采用均方根值檢波器。
均方根值檢波器能對交流信號進(jìn)行平方、平均和開(kāi)方，得出電壓的均方根值，zui后將均方根電壓信號輸送到指示表頭。目前，測量噪聲用的噪音計，表頭響應按靈敏度可分為四種：
(1)“慢”。表頭時(shí)間常數為1000 ms，—般用于測量穩態(tài)噪聲，測得的數值為有效值。
(2)”快”。表頭時(shí)間常數為125ms，一般用于測量波動(dòng)較大的不穩態(tài)噪聲和交通運輸噪聲等?？鞕n接近人耳對聲音的反應。
(3)“脈沖或脈沖保持”。表針上升時(shí)間為35ms，用于測量持續時(shí)間較長(cháng)的脈沖噪聲，如沖床、按錘等，測得的數值為zui大有效值。
(4)“峰值保持”。表針上升時(shí)間小于20ms.用于測量持續時(shí)間很短的脈沖聲，如槍、炮和爆炸聲，測得的數值是峰值.即zui大值。二、噪音計分類(lèi)
噪音計按精度可分為精密噪音計和普通噪音計。精密噪音計的測量誤差約為土1dB，普通噪音計約為土3dB。
噪音計按用途可分為兩類(lèi)：一類(lèi)用于測量穩態(tài)噪聲，一類(lèi)則用于測量不穩態(tài)噪聲和脈沖噪聲。
積分式噪音計是用來(lái)測量一段時(shí)間內不穩態(tài)噪聲的等效聲級的。噪聲劑量計也是一種積分式噪音計，主要用來(lái)測量噪聲暴露量。
脈沖式噪音計是用于測量脈沖噪聲的，這種噪音計符合人耳對脈沖聲的響應及人耳對脈沖聲反應的平均時(shí)間。