第3章-声学仪器与设施课件

内容安排3.1 传声器3.2 声级计 3.2.1 3.2.1 概述概述 3.2.2 3.2.2 声级计的组成声级计的组成3.2 声强测量系统 3.2.1 P-U3.2.1 P-U和和P-PP-P技术技术 3.2.2 3.2.2 声强表达式声强表达式 3.2.3 3.2.3 声强探头的校准声强探头的校准3.4 数字式声学仪器 3.4.13.4.1数字式声级计数字式声级计 3.4.13.4.1实时信号分析系统实时信号分析系统3.5 声学设施 3.5.23.5.2消声室消声室 3.5.23.5.2混响室混响室第三章 声学仪器与设施内容安排3.1传声器第三章声学仪器与设施第三章 声学仪器与设施概述声学仪器的类型、组成原理、使用方法消声室、混响室的结构、功用、性能指标及鉴定方法 第三章声学仪器与设施概述声学仪器的类型、组成原理、使用 传声器是一种将声信号转换为声频电信号的换能器。传声器在声学测量、建筑声学、环境声学等诸多领域中使用的一种基本声学器件。例如，声学测量中涉及十几种型号的传声器；一般的大型演出（剧院、音乐会等）往往需用十几个传声器；在歌舞厅、卡拉OK 厅中一般也要用几个传声器。3.1传感器第三章 声学仪器与设施传声器是一种将声信号转换为声频电信号的换能器。传声器按换能方式分类:电动式、电容式和压电式等按传声方式分类:有线传声器、无线传声器按传声器的指向特性分类：无指向性、双指向 性；心形指向传声器；强指向性传声器按声波接收的原理分类：声压式和压差式两类3.1.1 3.1.1 传声器的分类及工作原理传声器的分类及工作原理3.1传感器按换能方式分类:电动式、电容式和压电式等3.1.1传声3.1传感器按传声器的指向特性分类：3.1传感器按传声器的指向特性分类：3.1.1 3.1.1 传声器的分类及工作原理传声器的分类及工作原理1.1.动圈式传声器动圈式传声器2.2.电容式传声器电容式传声器由线圈及连在一起的振膜组成。特特点点：固有噪声小，输出阻抗低可直接连接衰减器和放大器，但体积大，频响不平，易受电磁干扰。特点：频率范围宽，频率响应好，灵敏度变化小，长期稳定性好，体积小等，但内阻高，需要加极化电压。3.1.1传声器的分类及工作原理1.动圈式传声器2.电容注注意意！电容传声器是一种精密测量器件，膜片一般由镍材料做成，厚度为 几个m几十个m，厚极板与外壳材料为不锈钢，绝缘体为玻璃或石英，均压孔用来保持传声器后腔与外面大气平衡，这样可避免大气压力变化时，传声器膜片凸起或凹下，造成灵敏度变化或损坏传声器。一般情况下不要打开传声器前面的保护罩，切忌用手或其他东西去碰传声器膜片，同时避免传声器受潮，否则容易造成打火击穿。3.1.1 3.1.1 传声器的分类及工作原理传声器的分类及工作原理注意！电容传声器是一种精密测量器件，膜片一般由镍材料做成，厚3.1.1 3.1.1 传声器的分类及工作原理传声器的分类及工作原理3 3、驻极体式传声器、驻极体式传声器某些物质受电场作用后在其表面产生电荷，电厂撤除后，其表面电荷仍然不消失，这种物体称为驻极体。将驻极体材料事先进行极化用来代替极化电压制成的电容传声器称为驻极体电容传声器（驻极体话筒）特特点点：结构简单，频响好，价格低；但寿命有限，受温度影响大，稳定性差。3.1.1传声器的分类及工作原理3、驻极体式传声器某些物3.1.1 3.1.1 传声器的分类及工作原理传声器的分类及工作原理3.1.1传声器的分类及工作原理定义：定义：在声学研究中常采用在规定工作条件下已知其灵敏度响应的高精度传声器，称为测量传声器。3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1传感器定义：在声学研究中常采用在规定工作条件下已知其灵敏度响应的高 与普通传声器不同，对于测量传声器，人们更关注下列技术特性：灵敏度、频率响应、非线性畸变、指向特性以及与使用有关的一些参量，例如传声器的直径、动态范围和输出阻抗等。3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能与普通传声器不同，对于测量传声器，人们更关注下列技术1、灵敏度声压（压力）灵敏度声场灵敏度按测量声压的方法有载灵敏度空载灵敏度按照负载灵敏度的分类：3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能自由场灵敏度无规声场灵敏度1、灵敏度声压（压力）灵敏度声场灵敏度按测量声压的方法有载灵3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1.2测量传声器及其主要性能当传声器接有前置时，其等效电路如图所示，其中M0空载灵敏度Ct传声器头电容Ci前置输入电容前置放大器若恰置放大器的增益为G,则根据输入输出关系有：3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能当传声器接有前置时，其等效电路如图所示，其中M0空载灵灵敏度级Mref=1V/Pa电容传声器：1为0dB，1/2为-14dB，1/4为-34dB；驻极体传声器：1为0dB，1/2为-6dB，1/4为-21dB。目前声级计所用的传声器灵敏度大约为50mv/Pa，其灵敏度级为：2、灵敏度频率响应在指定条件下，传声器在恒压声场和给定入射角的声波作用下，其灵敏度和频率的关系称为灵敏度频率响应。3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能灵敏度级Mref=1V/Pa电容传声器：1为0dB，按照声场特性可以分为声压灵敏度频率响应，自由场灵敏度频率响应等。电容传声器电容传声器：1为25KHz1/2为25KHz1/4为100KHz驻极体传声器驻极体传声器：1为12KHz1/2为15KHz1/4为30KHz3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能按照声场特性可以分为声压灵敏度频率响应，自由场灵敏度频率响应3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1.2测量传声器及其主要性能3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1.2测量传声器及其主要性能3、指向特性 传声器灵敏度随声波入射方向变化的特性称为灵敏度指向特性。声波以角 入射时传声器灵敏度和轴向入射（)时灵敏时度的比值称为灵敏度指向性函数。灵敏度指向性常用指向性图描述。3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3、指向特性传声器灵敏度随声波入射方向变化的特性称为3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1.2测量传声器及其主要性能3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1.2测量传声器及其主要性能3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能3.1.2测量传声器及其主要性能 测量传声器极头和前置放大器的输出阻抗是从放大器输出端测得的交流阻抗，一般以lkHz 的阻抗值作为标准值，通常不大于50。4、输出阻抗3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能阻抗特性曲线-传声器输出阻抗随频率变化 的曲线。测量传声器极头和前置放大器的输出阻抗是从放大器输出端 在没有声波作用到传声器时，由于周围空气压力的起伏和传声器电路的热噪声，在传声器前置放大器输出端引起一定的噪声电压，称为固有噪声固有噪声。固有噪声决定传声器所能测量的最低声压级，通常用等效噪声级来描述。设想一声波作用于测量传声器，它所产生的输出电压和传声器固有噪声电压相等，那么这一声波的声压级就等值于传声器的等效噪声级，通常用A 声级测量。电容传声器的等效噪声级不大于20dBA。5、等效噪声级3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能在没有声波作用到传声器时，由于周围空气压力的起伏和传 在强声波的作用下，传声器的输出会产生非线性畸变。当非线性畸变达到3%时的声压级，习惯上规定为传声器能测量的最高声压级最高声压级。测量传声器能够测量的声压大小，上限受非线性畸变限制，下限受固有噪声限制。因此，最高声压级减去等效噪声级就是测量传声器的动态范围动态范围。6、最高声压级及动态范围3.1.2 3.1.2 测量传声器及其主要性能测量传声器及其主要性能在强声波的作用下，传声器的输出会产生非线性畸变。当非 温度、湿度、气压等气象条件的变化会影响传声器的灵敏度，可以用稳定度来描述这种变化的影响。其中温度的影响比较严重，通常电容传声器可以在-50150的环境条件下使用，其温度稳定性较好。温度：0.008dB/湿度：灵敏度变化1（高频）时；jw wRC1（高频）时；jwR即输出降低3dB。因此，要降低下限截止频率，前置放大器的输入电阻必须非常大，目前测量用电容传声器的低限频率可以做到2Hz。3.1.3 3.1.3 测量传声器等效电路测量传声器等效电路即输出降低3dB。因此，要降低下限截止频率，前置放大器的输入设计测量传声器时常常折衷考虑了一些因素，因此，不可能用一只电容传声器来适应各种测量目的，实际上，必须根据要求来选择合适的测量传声器。一般情况下可以选择12mm测量传声器，因为在声频范围内，它的指向性比24mm 传声器均匀，而灵敏度可做得与24mm的一样。此外，小直径电容传声器可以扩展灵敏度频率范围和动态范围。3.1.4 3.1.4 测量传声器的选择测量传声器的选择3.1传感器设计测量传声器时常常折衷考虑了一些因素，因此，不可能用一只电3.1.4 3.1.4 测量传声器的选择测量传声器的选择3.1.4测量传声器的选择3.1.4 3.1.4 测量传声器的选择测量传声器的选择使用条件型号自由场4939，4130，4176，4188，4189，4190，4191，4145扩散场4942，4943声压型4144，4138，4938，4944，4947，4192低噪传声器4179（与2660前置放大器一起，本第噪声低至5.5dB(A)）低频传声器4193（适用于次声测量，下限频率0.010.05Hz）高静压传声器4938-W-001，适用于110Atm静压阵列传声器4935，4944A（在STSF或Beamforming系统中组成传声器阵）校准传声器4180（1/2”），4160（1”）户外传声器4184，4198（防风防雨设计，适用于室外永久性监测）探头式传声器4182（适用于非常狭小的空间或恶劣的环境）表3.1.3 B&K公司传声器选用3.1.4测量传声器的选择使用条件型号自由场4939校准传声器灵敏度的常用方法有：耦合腔互易法-声压灵敏度自由场互易法-声场灵敏度活塞发生器法标准声源法3.1传感器3.1.5测量传声器的校准国际标准组织已建议采用耦合腔互易法作为为传声器绝对校准的标准方法。现场校准校准传声器灵敏度的常用方法有：3.1传感器3.1.5 校准传声器的声压灵敏度用耦合腔互易法，它是传声器绝对校准的国际标准。在耦合腔互易校准中，可以用三个传声器，其中两个传声器必须是可逆的。或者用一个辅助声源和两个传声器，其中一个传声器也必须是可逆的。1.1.声压灵敏度校准声压灵敏度校准3.1.5测量传声器的校准校准器级别012允差/dB0.150.30.5稳定度/dB0.050.10.2GB/T15173(IEC942-1988)声校准器标准:不小90dB声压标称值，允差及稳定度极限如下表校准传声器的声压灵敏度用耦合腔互易法，它是传声器绝对耦合腔小校准频率高1.1.声压灵敏度校准声压灵敏度校准耦合腔小校准频率高1.声压灵敏度校准2.2.自由场灵敏度校准自由场灵敏度校准为空气衰减系数3.1.5测量传声器的校准2.自由场灵敏度校准为空气衰减系数3.1.5测量传3.3.活塞发生器校准活塞发生器校准3.1.5测量传声器的校准活塞发生器运动的频率上限为机械振动的允许速度所控制。故仅适用于低频校准，典型的参量为：频率为50Hz，声压级为124dB，其准确度大约可达0.2dB。3.活塞发生器校准3.1.5测量传声器的校准活塞发生器空腔内产生的有效声压为：其中是腔中气体热容比（对于20，一个大气压下的1.402）Ap活塞面积V活塞在中间位置时空腔的容积加上传声器等效容积S活塞从中间位置开始移动的峰值振幅Ap、S和V与外界环境无关，受温度影响也很小。因此，在一定大气压下，活塞产生的声压是恒定的，可用来校准声级计灵敏度。3.3.活塞发生器校准活塞发生器校准空腔内产生的有效声压为：其中是腔中气体热容比（对于20，一 声级校准器包括一个性能稳定的频率为1000Hz 的振荡器和压电元件。使用时，振荡器的输出馈给压电元件，带动膜片振动并在耦合腔内产生1Pa 声压（94dB）。上述系统工作在共振频率，其等效耦合体积约为200cm3，所以产生的声压与传声器等效容积无关。在现场用它来校准传声器，其准确度可达0.3dB。4.4.声级校准器校准声级校准器校准3.1.5测量传声器的校准4.声级校准器校准3.1.5测量传声器的校准声级校准器是一种便携式声学校准仪器，适用于声学仪器的现场校准。它的特点是由于采用料独特的结构，使校准器具有较大的等效容积，产生的声压与传声器等效容积无关，因此，不需要把传声器紧密配合到耦合抢中，也不需要对传声器等效容积进行修正。国产ND9型声级校准器产生的声压为94dB，准确度为0.3dB，其结构如图所示。由稳压二极管稳幅的振荡器激励压电片使其产生振动，压电片连接到的振膜也随之振动，从而在空腔产生声压。因为整个系统谐振点在1000Hz，所以选频在1000Hz时，其等效溶剂就最大可达2003以上。内部的温度补偿器保证声级校准器在整个工作温度范围I 内产生的声压级基本保持不变。当温度由25变化到0或 50时，其基本误差约增加0.25dB。4.4.声级校准器校准声级校准器校准声级校准器是一种便携式声学校准仪器，适用于声学国产ND9型声级校准器4.4.声级校准器校准声级校准器校准国产ND9型声级校准器4.声级校准器校准BK4231-带有负反馈的声级校准器4.4.声级校准器校准声级校准器校准BK4231-带有负反馈的声级校准器4.声级校准器校准目前国内生产的校准器目前国内生产的校准器4.4.声级校准器校准声级校准器校准目前国内生产的校准器4.声级校准器校准BK校准器4.4.声级校准器校准声级校准器校准BK校准器4.声级校准器校准 高声强传声器校准器用电动激振器推动活塞，它的空腔较小，允许在164dB 声压级条件下校准1/2，1/4，1/8三种电容传声器。如果使用脉冲信号源，则校准声压级可以提高到172dB。在使用不同容积的耦合腔时，其校准频率范围为10-21000Hz，校准的准确度大约为1.5dB，不受空腔体积和大气静压力的影响。3.1.5测量传声器的校准5.5.高声强传声器准器校准器高声强传声器准器校准器高声强传声器校准器用电动激振器推动活塞，它的空腔较小 静电激励器包括一块开槽板，它安装在传声器膜片的前方。在开槽板和膜片之间加上极化电压并串接入信号电压，当输入电压为800V、交流信号电压为30V、传声器膜片上的有效声压大约为1Pa（94dB），静电激励器产生的力和频率无关，所以能测量电容传声器的声压频率响应，测量频率范围可高达200kHz。在高频率时，辐射阻抗要影响测量的准确度，通常在板的后面加四分之一波长的空腔可以降低它的影响。6.6.声压灵敏度频率响应测量声压灵敏度频率响应测量3.1.5测量传声器的校准静电激励器包括一块开槽板，它安装在传声器膜片的前方。各种传声器校准方法比较3.1.5测量传声器的校准各种传声器校准方法比较3.1.5测量传声器的校准3.1.6测量传声器的附件在室外特殊条件（如有风、雨等环境）下使用传声器时，应该有相应的附件，主要有：1.防风罩：防风罩用来减少空气动力噪声。在室外测量时应该使用多孔聚氨酯海绵制成的专用防风罩，它还可以使传声器遮挡住灰尘、污物和雨滴。2.防雨罩：防雨罩允许长期用于室外，它与1/2传声器头组装在一起，可以给出等效声压级为901dB。3.1传感器3.1.6测量传声器的附件在室外特殊条件（如有风、雨等环3.无规入射校准器：无规入射校正器可以替代防护栅装在声场型测量传声器极头上，使测量传声器在10kHz以下具有无指向性，以便用作无规响应测量传声器。4.湍流罩：湍流罩用来降低湍流噪声，它主要用在管道内测量，抑制湍流噪声的效果比鼻锥要好些。5.鼻锥：鼻锥用来减小高速气流（大于40 公里小时）对测量的影响。3.1.6测量传声器的附件3.无规入射校准器：无规入射校正器可以替代防护栅装在声第3章-声学仪器与设施课件防风罩防风罩无规入射校准器无规入射校准器鼻锥鼻锥声级计（SoundLevelMeter,SLM）：也叫噪声计，是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器。它是声学测量中最常用的基本仪器。为了使世界各国生产的声级计的测量结果可以相互比较，因此，国际电工委员会IEC制定了一系列声级计的有关标准。中华人民共和国国家标准局根据IEC标准，也制定了响应的国家标准。3.2 声级计第三章 声学仪器与设施声级计（SoundLevelMeter,SLM）：也叫噪1979年5月在斯德哥尔摩通过了IEC 651声级计标准，我国有关声级计的国家标准是GB3785-83声级计电、声性能及测试方法。1984年IEC又通过了IEC804积分平均声级计国际标准，我国于1997年颁布了GB/T17181-1997积分平均声级计。它们与IEC标准的主要要求是一致的。2002年IEC发布IEC61672-2002声级计新的国际标准。该标准代替原IEC651-1979声级计和IEC804-1983积分平均声级计。我国根据该标准制定了JJG188-2002声级计检定规程。采购和选用时，应注意仪器是否符合相关标准。采购和选用时，应注意仪器是否符合相关标准。3.2 声级计1979年5月在斯德哥尔摩通过了IEC651声级计标准3.2.1 3.2.1 声级计的分类声级计的分类按用途分为：J普通声级计J精密声级计J脉冲声级计J积分声级计J噪声暴露计J统计声级计J频谱声级计按精度分为:0型声级计1型声级计2型声级计3型声级计标准声级计实验室用精密声级计一般用途普通声级计噪声监测普及型声级计3.2 声级计3.2.1声级计的分类按用途分为：普通声级计按精度分为3.2.1 3.2.1 声级计的分类声级计的分类3.2.1声级计的分类按体积分为：按体积分为：J台式声级计J便携声级计J袖珍暴露计按指示方式分为：按指示方式分为：模拟指示声级计数字指示声级计3.2.1 3.2.1 声级计的分类声级计的分类按体积分为：台式声级计按指示方式分为：模拟指示声级计3.2声级计的主要性能指标1.测量范围2.传声器：尺寸、频响、灵敏度3.频率范围：4.频率计权5.时间计权7.检波器特性8.峰值因数容量9.功能10.其它：显示精度、电源、尺寸、环境要求等(HS628835130dB)(20Hz12.5KHz)(31.5Hz8KHz)(A)(F,S,Hold)(真有效值)(3)(可测Leq,LAE,LA,Ld,Ln,Ldn,Lx,Lmax,Lmin.SD,可储存127组数据，带有RS232接口)声级计的主要性能指标1.测量范围2.传声器：尺寸、频响、灵敏3.2.2 3.2.2 声级计工作原理声级计工作原理3.2 声级计3.2.2声级计工作原理3.2声级计Serial Analysis3.2.2 3.2.2 声级计工作原理声级计工作原理SerialAnalysis3.2.2声级计工作Parallel Analysis3.2.2 3.2.2 声级计工作原理声级计工作原理ParallelAnalysis3.2.2声级计The Sound Level Analyzer3.2.2 3.2.2 声级计工作原理声级计工作原理TheSoundLevelAnalyzer3.2.21 传声器传声器是一种能量转换装置，即把声能转换成电能的换能器。声级计中一般用得是电容式测量传声器，以1/2吋最常见。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成3.2 声级计1传声器传声器是一种能量转换装置，即把声能转换成电能的换2 前置放大器（阻抗变换器）电容传声器的一个缺点是内阻比较高，它的电容量一般只有几十皮法（pF），甚至几个皮法，如果与它连接的放大器输入电容量可以与之比拟，就会降低传声器的灵敏度；如果放大器输入电阻太低，则电容传声器在低频时灵敏度会降低，也就是说频率范围受到了限制。因此，在声级计中需要使用前置放大器。前置放大器又叫输入级，它本身不起放大作用，电压增益小于并接近等于1，它只起阻抗变换作用，因此，又称为阻抗变换器。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成2前置放大器（阻抗变换器）电容传声器的一3 放大器电容传声器把声音变成微弱的电信号，不足以使指示器产生指示，因此，需要用放大器把电信号加以放大。声级计中的放大器要求有一定的放大量、一定的动态范围、频率范围宽和非线性失真小（不大于1%）等。放大量指放大器的输出电压与输入电压之比。可以根据声级计的最低声级测量范围要求、检波和指示器的值及灵敏度来估算放大量。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成3放大器电容传声器把声音变成微弱的电信号，不足以使指示器4 计权网络3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成4计权网络3.2.3声级计基本组成表3.2.2 频率计权特性3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成表3.2.2频率计权特性3.2.3声级计5 检波电路设信号电压为V(t)，则在T=t2-t1的时间内，信号的峰值、平均值和有效值分别为：3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成5检波电路设信号电压为V(t)，则在T=t2-t按检波器工作原理：线性有效值检波器 对数有效值检波器 数字有效值检波器。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成按检波器工作原理：3.2.3声级计基本组成有效值检波器的原理框图3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成1.线性有效值检波器有效值检波器的原理框图3.2.3声级计基本组成1.线性RC有效值检波器的原理示意图3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成RC有效值检波器的原理示意图3.2.3声级计基本组成对数有效值(LMS)检波器检波后的直流信号与输入交流信号有效值的对数成正比。对数放大2倍放大检波积分平均3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成2.对数有效值检波器对数有效值检波器的优点是线性工作范围大大扩大,可达到60dB以上;对数输出特性可以很容易以数字形式显示分贝数。但是它存在的最大缺点是,由于提供指数特性的二极管正向特性受温度影响较大,电路中必需加温度补偿,而即使经温度补偿,温度稳定性相对要差一些。另外,当输入小信号时,对数放大器的放大倍数非常大,这样使得小信号时高频响应变差,线性工作范围及峰值因数容量变小,限制了对数有效值检波器的频率范围。对数有效值(LMS)检波器检波后的直流信号与输入交流信号有效A/D转换器把交流信号转换成数字信号,送入数字信号处理器后,再按有效值的计算公式算出有效值,可见有效值的性能取决于A/D的性能。有效值计算公式可以推出：3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成3.数字有效值检波器数字式有效值检波器由A/D转换器、数字信号处理器二大部分组成。平方、时间计权、对数转换均由数字信号处理器利用软件来实现。A/D转换器把交流信号转换成数字信号,送入数字信号处理器后,由公式可见A/D的量化误差决定了数字式有效值检波器的误差。数字式有效值检波器的相对误差和A/D的位数可以用下式表示。式中:ER是对数表示的相对误差;RANGE为线性工作范 围n为A/D的位数。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成由公式可见A/D的量化误差决定了数字式有效值检波器的误差。数数字有效值检波器的优点有:1、线性工作范围大,且随A/D的位数提高而提高;2、稳定性好,温度变化影响小;3、可以同时进行多种时间计权;4、可以同时显示信号的有效值、峰值、峰峰值。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成数字有效值检波器的优点有:3.2.3声级计基本组成时间计权3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成时间计权3.2.3声级计基本组成峰值保持3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成峰值保持3.2.3声级计基本组成6 指示器模拟指示器（体积大，读数不便）电表指示 发光二极管指示 声级灯数字指示器（需要模数变换和译码电路，难于连续监测）3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成6指示器模拟指示器（体积大，读数不便）3.2.3声7 电源声级计各部分需要不同的工作电压和电流。因此，需要把单一的正电池电压变换成各种电压，一般采用直流变换器。直流变换器首先由振荡器把直流电压变成交流电压，通过变压器变压，然后再由整流电路整流成所需要的各种直流电压，保证全机的正负电源供电。3.2.3 3.2.3 声级计基本组成声级计基本组成7电源声级计各部分需要不同的工作电压和电流。因此，需要把3.2.43.2.4不同类型的声级计不同类型的声级计脉冲声级计积分声级计数字声级计统计声级计噪声暴露计3.2 声级计3.2.4不同类型的声级计脉冲声级计3.2声级对于非稳定的噪声，需要测量噪声的等效连续声级Leq。但是，一般声级计是不能直接测量等效连续声级的，只能通过测量不同A声级下的暴露时间，然后计算等效连续声级。这种方法非常花费时间和人力，测量结果准确性也有限。等效连续声级是用噪声能量按时间平均的方法来评价噪声对人的影响，其定义式为积分声级计3.2.43.2.4不同类型的声级计不同类型的声级计对于非稳定的噪声，需要测量噪声的等效连续声级Leq。但是，一式中 pt时刻A计权声压瞬时；LAt时刻测得的A计权声级；p0参考声压，等于20微帕。积分声级计有积分功能，多数噪声统计分析仪和噪声剂量计可归入此类。3.2.43.2.4不同类型的声级计不同类型的声级计式中3.2.4不同类型的声级计3.2.43.2.4不同类型的声级计不同类型的声级计3.2.4不同类型的声级计3.2.5 声级计的使用与维护1.校校准准可使用活塞发声器、声级校准器或其它声压校准仪器进行声学校准。3.2 声级计2.使用方法使用方法3.2.5声级计的使用与维护1.校准可使3.注意事项注意事项1.时间计权特性的选择2.背景噪声影响的修正3.声级计外形及人体的影响4.传声器的方向5.声源附近反射的影响6.环境的影响3.2.5 声级计的使用与维护3.注意事项1.时间计权特性的选择3.2.5声级可以看出，要使反射对声级测量的影响小于0.5dB，R值应大于3。路程距离比R传声器位置由于反射增加的声级（dB）声源虚像反射表面ABC3211234 5 100反射修正参考图3.2.5 声级计的使用与维护可以看出，要使反射对声级测量的影响小于0.5dB，R值应大于实际几种声级计的应用说明1.HS6288 2.HS6288B 3.B&K Type 2239 B&K 几种高级声级计浏览1.2238 Mediator2.2260 Investigator 3.2.5 声级计的使用与维护实际几种声级计的应用说明1.HS6288B&K几种为什么要进行声强测量？概述声压测量的优缺点：原理简单，方法简便，测量精度高易受环境的影响（背景噪声、反射声），往往需要进行修正；有时还需要在特定的声学设施（如消声室、混响室）中进行。通过声强确定声功率通过声强确定声功率则不存在以上问题，但声强难以测定通过声压换算误差小到可接受的程度比较繁琐3.3 声强测量系统为什么要进行声强测量？概述声压测量的优缺点：原理简单，方法瞬态声强的时间平均即为平均声强矢量，有：由上面的表述可知，在通常情况下，声强值的确定需要测量声场中的声压与质点振速。因而，声强测量归结于如何测量声场中声压和质点振速信号。直接测量技术P-U按质点振速测量方式，声强测量技术可分为两大类间接测量技术P-P技术3.3 声强测量系统声强测量原理瞬态声强的时间平均即为平均声强矢量，有：由上面的表述可知，在1.P-U技术M无声波时：有声波时：在超声波经历路径上任一点，超声波传播速度为：当d,对于稳态声场，可用中心点M处的质点振速在x轴上的分量ux(x，t)近似代替，故两超声波速经历间距d所需时间分别为：3.3.1 P-U和P-U技术1.P-U技术M无声波时：有声波时：在超声波经历路径上任2.P-P技术21xx2x1x0双传声器声强探头p1p2p当x时，0点的声压在声波传播方向上，速度分量若x非常小，则有：所以，0点的声强为（1）原理3.3.1 P-U和P-U技术2.P-P技术21xx2x1x0双传声器声强探头p1p2利用电子线路完成上述运算，即可测出声强的平均值：Ixxp1p2声强计的结构原理基于数字滤波技术的声强计结构更好的？更好的？（2）实现3.3.1 P-U和P-U技术利用电子线路完成上述运算，即可测出声强的平均值：Ix 目前，绝大多数声强测量仪采用双传声器作为接受单元，即声强探头，其排列方式有以下4种：(a)面对面(b)并列式(c)顺置式(d)背靠背无论如何排列，要遵循的唯一原则是两传声器之间的距离 x不 能 太 大，一 般 应 小 于(1/6 1/10)min。例fmax=10KHz，x35。3.3.1 P-U和P-U技术目前，绝大多数声强测量仪采用双传声器作为接受单元，即声目前，目前，大致有以下大致有以下4 4种类型的声强仪：种类型的声强仪：1.小型声强计：仅给出线性的A计权结果，其技术基础是 模拟式的；2.基于数字滤波技术构建的声强仪：模拟滤波器产生的 相位失真难以解决，因此需要用数字滤波技术；3.双通道FFT分析仪：通过互功率谱计算声强，可进行 很窄频带的谱分析；4.基于计算机（DSP）技术构建的声强测量系统：可以 测量10KHz以上的声强谱。（3）声强仪的类型3.3.1 P-U和P-U技术目前，大致有以下4种类型的声强仪：（3）声强仪的类型3（4）声强测量存在的问题影响声强测量精度的因素来源于：用有限值x代替x；传声器通道、测量通道和计算通道中的缺陷；信号在传递和处理过程中被认为是同相的等等；a)有限差分误差与高频限要达到1dB的精度，被测信号必须大于分隔墙长度的6倍3.3.1 P-U和P-U技术不同分隔器对应的高频限：50mm：1.25kHz12mm：5kHz6mm：10kHz（4）声强测量存在的问题影响声强测量精度的因素来源于：用有高频不同间距的近似误差实测声强IM随频率增高而偏小，x 越大这项误差业增大3.3.1 P-U和P-U技术高频不同间距的近似误差实测声强IM随频率增高而偏小，x3.3.1 P-U和P-U技术b)相位失配与低频限要达到1dB的精度，分隔器间距上的被测信号相位变化必须相位失配的5倍高频要求=6x，分隔器两端相位差为60 x-或用2点间的相位变化，声波传过x间距不应太大，否则就会带来较大误差。分析系统最好的组合有相位失配有0.3例：f=63Hz，=5.5m，若采用x=12mm分隔器，则（360/5500）12=0.783.3.1P-U和P-U技术b)相位失配与低频限要3.3.1 P-U和P-U技术低频不同间距的最大近似误差（两通道相位失配为0.3）3.3.1P-U和P-U技术低频不同间距的最大近似误c)传声器壳体的衍射影响声场中的传声器会产生影响，其修正值是（d）的函数(d为圆柱形传声器的直径，为声波波长)。当存在着两个传声器时，这种效应尤为重要，因为两个传声器壳体之间还相互产生影响。从实际应用出发，传声器直径过小也会带来一些困难，例如灵敏度太低和相位响应等。3.3.1 P-U和P-U技术c)传声器壳体的衍射影响声场中的传声器会产生影响，其修正3.3.2 声强的频域表达式如果知道两个信号的Fourier变换，那么，两个信号的互谱密度函数为比如对于p-p声强仪，质点振速为：3.3 声强测量系统3.3.2声强的频域表达式如果知道两个信号的Fourie上式左端：在频域，测点处的声压为：3.3.2 声强的频域表达式上式左端：在频域，测点处的声压为：3.3.2声强的频域表声强探头校准3.3.3 声强探头的校准声强探头校准3.3.3声强探头的校准1.数字式声级计2.多通道声学测量系统3.4 数字式声学仪器第三章 声学仪器与设施1.数字式声级计2.多通道声学测量系统3.4数字式声学第三章 声学仪器与设施第三章声学仪器与设施第三章 声学仪器与设施第三章声学仪器与设施第三章 声学仪器与设施第三章声学仪器与设施第三章 声学仪器与设施第三章声学仪器与设施第三章 声学仪器与设施第三章声学仪器与设施第三章 声学仪器与设施第三章声学仪器与设施1.数字式声级计2.实时信号分析仪3.5 声学设施1.消声室截止频率：全消声室半消声室LL2L1D消声室内吸声结构两项重要指标本底噪声截止频率3.4 数字式声学仪器第三章 声学仪器与设施1.数字式声级计2.实时信号分析仪3.5声学设施1.消声3.5.13.5.1 消声室消声室3.5 声学设施3.5.1消声室3.5声学设施钢丝网状地面框架支撑式地面3.5.1 3.5.1 消声室消声室钢丝网状地面框架支撑式地面3.5.1消声室消声室尖劈门减振台3.5.1 3.5.1 消声室消声室消声室尖劈门减振台3.5.1消声室主要技术指标 截止频率：70 Hz 本底噪声：16 dB(A)消声室内部空间尺寸：长宽高=870070007000mm 消声室内部可用尺寸：长宽高=640047004700mm 尖劈：400400980mm，基座厚度 150mm，双尖结构，尖顶宽度 40mm，空腔尺寸 200mm。门：隔声门采用 89mm 双层复合结构门，尖劈门为单扇平开式转轴结构，尖劈安装在内侧。地网：承重台部分采用框架隔栅，非承重部位采用 4mm钢丝拉网。照明、监控系统：照明采用 125w 高压自镇汞灯。监控为 9”黑白监控器。中科院声学所全消声室中科院声学所全消声室3.5.1 3.5.1 消声室消声室主要技术指标截止频率：70Hz本底噪声：1主要技术指标截止频率：125Hz本底噪声：20dB(A)消声室内部空间尺寸：长宽高=660048004100mm消声室内部可用尺寸：长宽高=490031002950mm尖劈：400400600mm，基座厚度100mm，双尖结构，尖顶宽度40mm，空腔尺寸200mm。门：隔声门全钢防火门，尖劈门为单扇平开式转轴结构，尖劈安装在内侧。隔振结构：弹簧减振结构。室内设橡胶减振台。照明、监控系统：照明采用100w白炽灯。监控为3600全方位监控器。3.5.1 3.5.1 消声室消声室主要技术指标3.5.1消声室主要技术指标截止频率：100Hz本底噪声：16dB(A)消声室内部空间尺寸：长宽高=739075955700mm消声室内部可用尺寸：长宽高=579059954400mm尖劈：400400600mm，基座厚度100mm，双尖结构，尖顶宽度40mm，空腔尺寸200mm。门：隔声门全钢防火门，尖劈门为内开式转轴结构，尖劈安装在内侧。隔振结构：橡胶垫减振结构照明、监控系统：照明采用防爆白炽灯，室内照度200Lus。监控为360度全方位监控器。工况：系统采用PLC自动控制，温湿度控制室内温度735C，误差1C，相对湿度2087%，误差5%。3.5.1 3.5.1 消声室消声室主要技术指标截止频率：100Hz本底噪声：1.消声室截止频率：全消声室半消声室LL2L1D消声室内吸声结构两项重要指标本底噪声截止频率3.5.1 3.5.1 消声室消声室1.消声室截止频率：全消声室半消声室LL2L1D消声室内吸声鉴定方法：声压与点声源距离成反比定律声压与点声源距离成反比定律混响室的定义混响室的定义混响室是指具有扩散声场的实验房间，它吸声很小，混响时间很长，室内声波经过多次反射形成声能的均匀分布。混响室可以单独使用，也可以与消声室或其他混响室联合使用。3.5.2 3.5.2 混响室混响室3.5 声学设施鉴定方法：声压与点声源距离成反比定律混响室的定义3.5.2混响室的功能混响室的功能 测电声换能器它的扩散场灵敏度特性；混响法声源输出功率；混响室测材料吸声系数；构件隔声量测量；高噪声环境实验研究。混响室的设计要求混响室的设计要求混响室的设计要求尽量加长空房间的混响时间以保证室内声场扩散。混响时间的极限，在高频决定于空气的分子吸收，在低频率则决定于墙、天花板和地板表面的吸收。3.5.2 3.5.2 混响室混响室混响室的功能混响室的设计要求3.5.2混响室常用的材料有瓷砖或水磨石等。混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比的矩形房间。使混响室不规则的方法是把相对壁面做成不平行或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用V形墙。3.5.2 3.5.2 混响室混响室常用的材料有瓷砖或水磨石等。混响室的体形常采用不规则房间或者按国际标准ISO-R354（1963）的建议，混响室的体积应大于180m3，最好接近200m3。ISO-R354还推荐空混响室的混响时间应超过下列各频率相应的数值（如表3.5.2所示）。3.5.2 3.5.2 混响室混响室按国际标准ISO-R354（1963）的建议，混响室的体积应混响室的鉴定混响室的鉴定鉴定混响室的方法是测量声场的衰变曲线。室内混响声场在各点的混响时间应该相同，衰变曲线虽有起伏，但接近指数律；各点的声压接近，而且混响室的混响时间越长越好。相关标准相关标准ISO354 声学混响室法测量吸声系数GB6881-88声学噪声源声功率级的测定混响室精密法和工程法GBJ47-83 声学混响室吸声系数测量规范3.5.2 3.5.2 混响室混响室混响室的鉴定相关标准3.5.2混响室改善混响室几种措施：1）为使低频范围内简正振动方式沟频率分布比较均匀，混响室的形状一般采用边长具有适当比例的长方体，例如取或取如表3.5.2所列之值。2）在壁面上设置固定的扩散元件3）在室内悬吊扩散板4）室内安装旋转扩散体3.5.2 3.5.2 混响室混响室改善混响室几种措施：2）在壁面上设置固定的扩散元件3）在室第3章-声学仪器与设施课件