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              第三章噪聲測量設備-聲級計

              作者:多功能噪聲頻譜分析儀廠家 時間:2020-06-10 11:14   

                聲級計是根據國際標準和國家標準按照一定的頻率計權和時間計權測量聲壓級的儀器,它是聲學測量中 基本 常用的儀器,適用于室內噪聲、環境保護、機器噪聲、建筑噪聲等各種噪聲測量。

               ?、佟∮蓚髀暺?、放大器、衰減器、計權網絡、檢波電路、指示電表、電源等部分組成。

               ?、凇∫月暭売嫗楹诵牡臏y試系統,包括傳聲器、聲級計、頻譜分析儀、校準儀等。

               ?、邸√攸c:體積小,重量輕、操作簡單等特點,適用于現場測量。


                一、聲級計的分類

                1. 按精度來分:根據 新國際標準IEC61672-1:2002和國家計量檢定規JJG188-2002,聲級計分為1級和2級兩種。

               ?、佟?級聲級計的準確度±0.7dB。

               ?、凇?級聲級計的準確度±1dB。

                2. 按功能來分:

               ?、佟∑胀暭売嫞?指針或數字式)以人工讀數方法測量瞬時聲級;

               ?、凇》e分聲級計:測量某時間段平均聲級的;

               ?、邸【苊}沖聲級計:測量持續時間很短,重復出現次數較多的噪聲;

               ?、堋≡肼暠┞队?劑量計):(個體聲暴露計)測量聲暴露量的;

               ?、荨≡肼暯y計分析儀:具有噪聲統計分析功能的;

               ?、蕖≡肼曨l譜分析儀:具有噪聲頻譜分析功能;

               ?、摺崟r噪聲振動測量系統:具有實時噪聲,頻譜,聲功率級、振動分析功能;

                3. 按大小來分:臺式、便攜式、袖珍式。

                4. 按指示方式:模擬指示(電表、聲級燈)、數字指示、屏幕指示。


                二、聲級計的基本結構:

                三、聲級計的傳聲器:把聲信號轉換成電信號的換能器,也稱之為話筒。(聲音傳感器的作用相當于一個話筒。它用來接收聲波,顯示聲音的振動圖象。但不能對噪聲的強度進行測量)。常見的換能原理結構的不同可分為三種:

               ?、佟‰妱邮絺髀暺鳎?噪聲小,阻抗底,但它的體積較大,頻率響應不平直,易受電磁場干擾);

               ?、凇弘娛絺髀暺?結構簡單,頻率響應也較平直,但受溫度影響較大,穩定性差)

               ?、邸‰娙菔絺髀暺?完全改進了前兩種的缺點、聲級計就是使用電容式)。

                1. 電容傳聲器:(由一個非常薄的金屬膜和與它相距很近的一個后極板組成,膜片和后極板相互絕緣,而構成一個電容器) 由膜片、電極組成,膜片和金屬電極構成了電容的兩個極板,實質上是一個平板電容。 當膜片受到聲壓的作用時,膜片便發生變形,使兩個極板之間的距離發生了變化,于是改變了電容,測量電路的電壓也發生了變化,實現了將聲信號轉變為電壓信號的作用。聲音傳感器的工作原理 :聲音傳感器內置一個對聲音敏感的電容式駐極體話筒。聲波使話筒內的駐極體薄膜振動,導致電容的變化,而產生與之對應變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉化成0-5V的電壓,經過A/D轉換被數據采集器接受,并傳送給計算機。

                2. 電容傳聲器的優點:具有動態范圍大,靈敏度高、頻率響應平直,受電磁場和外界振動影響較小在一般測量環境下穩定性好等,常用來進行精密聲學測量,因而應用廣泛,是聲學測量中比較理想的傳聲器,

                3. 電容傳聲器的缺點:由于電容式傳聲器輸出阻抗很高,因而要通過前置放大器進行阻抗變換。而且在較大濕度下,電容傳聲器兩極板間容易放電并產生電噪聲,嚴重時甚至無法使用 、結構復雜、成本高;膜片又薄又脆,容易破損。

                4. 傳聲器的外形尺寸有1英寸(Φ23.77 mm)、1/2英寸(Φ12.7 mm)、1/4英寸(Φ6.35 mm)、等。外徑小,頻率范圍寬,能測高聲級,方向性好,但靈敏度低,現在用得 多的是 1/2英寸,它的保護罩外徑為Φ13.2 mm。


                四、選擇傳感器要注意的問題:

                1. 噪聲測量設備區別主要在測量精度,而測量精度關健在于傳感器的區別,2級或2級以上(國家標準允許的范圍)聲級計采用的傳感器是金屬膜的,它受環境影響小,動態范圍大,頻率響應平直,靈敏度高等優點。但成本高,所以正規的聲級計均要千元以上。其中前端話筒就占了50%的價格。一級的更貴(需保證頻寬10Hz~12KHz以后不掉)而進口高檔傳感器價格有的上萬元。所以市埸上幾百元所謂的聲采集模塊、聲音檢測模塊 、咪頭模塊等根本就不能使用在正規的噪聲檢測更不能做為噪聲監控的前端,其數據的準確性,可靠性,環境的適應性(室外復雜的環境)不能保障。

                2. 使用在電話機、手機、錄音機中的駐極體傳聲器(咪頭),雖然也是電容傳聲器,但由于它的膜片 材料是塑料薄膜,它成本底,受環境溫度影響較大,電性能參數也很差,如:臺灣泰仕、廣州蘭泰及香港衡欣或臺灣在大陸組裝的聲級計,3級以下或沒有精度標志,市場上價格為幾百元不等。它不能滿足聲級計標準和檢定規程的要求,送計量部門檢定時將會判定檢定不合格的或只能開具校準證

                3. 還有市場上出售的低價位聲采集模塊、聲音檢測模塊 、咪頭模塊 聲控開關(數字量輸出直接驅動繼電器模塊,組成一個聲控開關) 等,它們根據震動原理可識別聲音的有無,可以檢測周圍環境的聲音強度,但不能識別聲音的大小或者特定頻率的聲音。所以價格很便宜。

                4. 聲控開關是一種采用聲音激發拾音器進行聲電轉換來控制開關的閉合,并經過延時后能自動斷開的電子開關。經常使用在樓梯間等環境。

                龍芯智見(北京)LX-JHM232A環境噪聲傳感器


                5. 而正規的聲級計采用的傳感器是金屬膜的,它采用的是鎳膜或鍍鎳膜、(成本高,就噪聲傳感器的市埸價格一級的就要800元以上,二級也要480元/只)所以2級以上的聲級計均要1000以上。


                五、聲級計其它組成件:

                1、前置放大器:

                由于電容傳聲器電容量很小,內阻很高,而后級衰減器和放大器阻抗不可能很高,因此中間需要加前置放大器進行阻抗變換。

                1) 前置放大器通常由場效應管接成源極跟隨器,加上自舉電路,使其輸入電阻,但輸入電阻低影響低頻響應,輸入電容大則降低傳聲器靈敏度。

              2) 另一種前置放大器是恒流源(ICP)放大器(如AWA14604型),它由恒流源供電,供電電流為2 mA~20 mA。使用該類放大器的好處是它將輸出信號線和電源線合為一根線,這樣就可以使用單根同軸電纜線和BNC插頭座進行連接,并可連接長電纜。

                1. 衰減器:將大的信號衰減,提高測量范圍。

                2. 計權放大器,將微弱信號放大,按要求進行頻率計權(頻率濾波),A、B、C及D頻率計權頻聲級計中一般均有A計權,另外也可有C計權或不計權(Zero,簡稱Z)及平直特性(F)。

                3. 有效值檢波器:將交流信號檢波整流成直流信號,直流信號大小與交流信號有效值成比例。

                4. 檢波器要有一定的時間計權特性,在指數時間計權聲級測量中,

                1) “F”特性時間常數為0.125 s,

                2) “S”特性時間常數為1 s。在時間平均聲級中,進行線性時間平均。

                3) “I”特性。為了測量不連續的脈沖聲和沖擊聲,有的聲級計設置有 “I”特性。

               ?、佟特性并不反應脈沖聲對人耳的影響,在新的聲級計標準中已不建議使用。

               ?、凇⌒碌穆暭売嫎藴蔬€規定可以有測量峰值C聲級的功能,用它來評價脈沖噪聲。

               ?、邸⊥ǔ5臋z波器都是模擬檢波器,這種檢波器動態范圍小,溫度穩定性差。

               ?、堋‖F新型的聲級計均已采用數字檢波器技術,大大提高了動態范圍和穩定性。

                5、A/D:將模擬信號變換成數字信號,以便進行數字指示或送CPU進行計算、處理。

                6、數字指示器:以數字形式直接指示被測聲級的分貝數,讀數更加直觀。

                7、CPU:微處理器(單片機),對測量值進行計算、處理。

                8、電源:一般是DC/DC,將供電電源(電池)進行電壓變換及穩壓后,供給各部分電路工作。

                9、打印機:打印測量結果,通常使用微型打印機。

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