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噪音計(jì)的基本常識(shí)
空氣分子本身固有的不規(guī)則運(yùn)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(duì)它通過的截面就會(huì)產(chǎn)生額外的壓力,，這種額外的壓力稱之為聲壓,。聲壓比之大氣壓要小得多得多，一般用聲壓級(jí)來描述聲音的大小, 即把一很小的聲壓p0=2 х10-5 帕作為參考聲壓,，把所要測(cè)量的聲壓p 與參考聲壓p0 的比值取常用對(duì)數(shù)后乘以20 得到的數(shù)值稱為聲壓級(jí),，單位是分貝(db )。 分貝(dB) 是以美國(guó)發(fā)明家貝爾命名的,，因?yàn)樨惖膯挝惶?，因此采用分貝，代?/10 貝,。分貝的運(yùn)算不是線性比例的,，而是對(duì)數(shù)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(jì)的原理和組成
噪音計(jì)是噪聲測(cè)量中基本的儀器，一般由傳聲器,、前置放大器,、衰減器、放大器,、頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)以及有效值指示表頭等組成,。
噪音計(jì)的工作原理是：由傳聲器將聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，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(hào)加到計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)權(quán)( 或外接濾波器) ，然后再經(jīng)衰減器及放大器將信號(hào)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(jí)的數(shù)值。
1)傳聲器是把聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的裝置,，也稱之為話筒,，它是噪音計(jì)的傳感器。常見的傳聲器有晶體式,、駐極體式,、動(dòng)圈式和電容式數(shù)種。
1.1 動(dòng)圈式傳聲器由振動(dòng)膜片,、可動(dòng)線圈,、*磁鐵和變壓器等組成。振動(dòng)膜片受到聲波壓力以后開始振動(dòng),，并帶動(dòng)著和它裝在一起的可動(dòng)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)振動(dòng)以產(chǎn)生感應(yīng)電流,。該電流根據(jù)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(gòu)成了平板電容的兩個(gè)極板,，當(dāng)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(cè)量電路中的電壓也發(fā)生了變化，實(shí)現(xiàn)了將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的作用,。電容式傳聲器是聲學(xué)測(cè)量中比較理想的傳聲器,，具有動(dòng)態(tài)范圍大、頻率響應(yīng)平直,、靈敏度高和在一般測(cè)量環(huán)境下穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),，因而應(yīng)用廣泛。由于電容式傳聲器輸出阻抗很高,，因而需要通過前置放大器進(jìn)行阻抗變換,，前置放大器裝在噪音計(jì)內(nèi)部靠近安裝電容式傳聲器的部位,。
2)放大器
一般采用兩級(jí)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(hào)放大,。輸入衰減器和輸出衰減器是用來改變輸入信號(hào)的衰減量和輸出信號(hào)衰減量的，以便使表頭指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?。輸入放大器使用的哀減器調(diào)節(jié)范圍為測(cè)量低端,，輸出放大器使用的衰減器調(diào)節(jié)范圍為測(cè)量。許多噪音計(jì)的高低端以70dB 為界限,。
3)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)
為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性,，在噪音計(jì)內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號(hào)修正為與聽感近似值的網(wǎng)絡(luò),，這種網(wǎng)絡(luò)叫作計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)，已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)(叫線性聲壓級(jí)),，而是經(jīng)過聽感修正的聲壓級(jí)，叫作計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲級(jí),。
計(jì)權(quán)(又叫加權(quán))參數(shù)是在對(duì)頻響曲線進(jìn)行了一些加權(quán)處理后測(cè)得的參數(shù),，以區(qū)別于平直頻響狀態(tài)下的不計(jì)權(quán)參數(shù)。例如信噪比,，按照定義,，我們?cè)陬~定的信號(hào)電平下測(cè)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(jì)算二者之差,。這是不計(jì)權(quán)信噪比。不過,，由于人耳對(duì)各頻段噪聲的感知能力是不一樣的,，對(duì)3kHz 左右的中頻靈敏，對(duì)低頻和高頻則差一些,，因此不計(jì)權(quán)信噪比未必與人耳對(duì)噪聲大小的主觀感覺能很好的吻哈,。
如何將測(cè)量值與主觀聽感統(tǒng)一起來呢?于是就有了均衡網(wǎng)絡(luò)，或者叫加權(quán)網(wǎng)絡(luò),，對(duì)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(quán)網(wǎng)絡(luò)接在被測(cè)器材和測(cè)量?jī)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(duì)聽感影響大的中頻噪聲被賦予了更高的權(quán)重，此時(shí)測(cè)得的信噪比就叫計(jì)權(quán)信噪比,，它可以更真實(shí)地反映人的主觀聽感,。
根據(jù)所使用的計(jì)權(quán)網(wǎng)不同，分別稱為A 聲級(jí),、B 聲級(jí)和C 聲級(jí),，單位記作dB(A) 、dB(B) 和dB(C) ,。A 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì)55dB 以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性,，B 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬55dB 到85dB 的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性，C 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性,。三者的主要差別是對(duì)噪聲低頻成分的衰減程度,，A 衰減多，B 次之,，C 少,。A 計(jì)權(quán)聲級(jí)由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測(cè)量中應(yīng)用廣泛的一種, 許多與噪聲有關(guān)的國(guó)家規(guī)范都是按A 聲級(jí)作為指標(biāo)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(hào)轉(zhuǎn)變成變化較慢的直流電壓信號(hào),。這個(gè)直流電壓的大小要正比于輸入信號(hào)的大小。根據(jù)測(cè)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)間間隔中的大值,，平均值檢波器能在一定時(shí)間間隔中測(cè)量其平均值,。脈沖聲需要測(cè)量它的峰值外，在多數(shù)的噪聲測(cè)量中均是采用均方根值檢波器,。
均方根值檢波器能對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行平方,、平均和開方，得出電壓的均方根值,，后將均方根電壓信號(hào)輸送到指示表頭,。目前，測(cè)量噪聲用的噪音計(jì),，表頭響應(yīng)按靈敏度可分為四種：
(1) “慢",。表頭時(shí)間常數(shù)為1000 ms ，—般用于測(cè)量穩(wěn)態(tài)噪聲,，測(cè)得的數(shù)值為有效值,。(2) "快"。表頭時(shí)間常數(shù)為125ms ,，一般用于測(cè)量波動(dòng)較大的不穩(wěn)態(tài)噪聲和交通運(yùn)輸噪聲等,?？鞕n接近人耳對(duì)聲音的反應(yīng)。
(3) “脈沖或脈沖保持",。表針上升時(shí)間為35ms ,，用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的脈沖噪聲，如沖床,、按錘等,，測(cè)得的數(shù)值為大有效值。
(4) “峰值保持",。表針上升時(shí)間小于20ms .用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間很短的脈沖聲,，如槍、炮和爆炸聲,，測(cè)得的數(shù)值是峰值.即大值,。
二、噪音計(jì)分類
噪音計(jì)按精度可分為精密噪音計(jì)和普通噪音計(jì),。精密噪音計(jì)的測(cè)量誤差約為土1dB ,，普通噪音計(jì)約為土3dB 。
噪音計(jì)按用途可分為兩類：一類用于測(cè)量穩(wěn)態(tài)噪聲,，一類則用于測(cè)量不穩(wěn)態(tài)噪聲和脈沖噪聲,。
積分式噪音計(jì)是用來測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)不穩(wěn)態(tài)噪聲的等效聲級(jí)的。噪聲劑量計(jì)也是一種積分式噪音計(jì),，主要用來測(cè)量噪聲暴露量。
脈沖式噪音計(jì)是用于測(cè)量脈沖噪聲的,，這種噪音計(jì)符合人耳對(duì)脈沖聲的響應(yīng)及人耳對(duì)脈沖聲反應(yīng)的平均時(shí)間,。