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  ljx123456aas 2017-04-30 00:00:00

  聲級計的時間計權(quán)特性 摘 要 時間計權(quán)特性是檢驗聲級計性能的一項重要技術(shù)指標(biāo)，為使廣大檢測人員了解聲級計的時間計權(quán)特性，本文著重介紹時間計權(quán)的概念、測量方法及猝發(fā)音響應(yīng)的理論計算。 0 引言 聲級計是聲學(xué)測量領(lǐng)域廣泛使用的聲壓級測量儀器，也是主要的強制計量器具之一，國際電工委員會(IEC)于1961年就發(fā)表了IEC 1235聲級計6國際標(biāo)準(zhǔn)，1965年修訂為IEC 179，1973年修訂為IEC179A，1979年修訂為IEC 651，1985年又發(fā)表了IEC 8045積分平均聲級計6國際標(biāo)準(zhǔn)。國際法制計量組織(OIML)依據(jù)IEC 651、IEC 804標(biāo)準(zhǔn)于1998年分別制定了OIML R585聲級計6和OIML R885積分平均聲級計6國際建議。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，聲級計在功能、性能和操作方式上已發(fā)生了重大變化，一些指針式模擬聲級計在國際上已退出歷史舞臺，各種全新的智能化的數(shù)字式聲級計或數(shù)字顯示聲級計替代了以往一些傳統(tǒng)的聲級計。為此，IEC和OIML共同制訂了IEC61672-1:20025聲級計-第1部分:技術(shù)要求6，并同時替代IEC 651、IEC 804國際標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)IEC61672-1:2002國際標(biāo)準(zhǔn)，我國完成了對聲級計檢定規(guī)程的修訂，正式出版了JJG188-20025聲級計6檢定規(guī)程。時間計權(quán)特性是檢驗聲級計性能的一項重要技術(shù)指標(biāo)，在新修訂的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中，對聲級計的時間計權(quán)特性提出了更高和更新的技術(shù)要求。人們在使用聲級計進行聲學(xué)測量時，經(jīng)常會用到快(F)檔和慢(S)檔，但對其含義認(rèn)識不一，為使廣大檢測人員了解聲級計的時間計權(quán)特性，本文著重介紹時間計權(quán)的概念、測量方法和猝發(fā)音響應(yīng)的理論計算。 1 時間計權(quán)的基本概念 時間計權(quán)的基本定義是規(guī)定時間常數(shù)的時間指數(shù)函數(shù)，該函數(shù)是對瞬時聲壓的平方進行計權(quán)。對聲級計而言，規(guī)定時間常數(shù)為快(F)檔125ms和慢(S)檔1s，由于通過聲級計測量到的值是以分貝為單位表示的聲級，通常稱為時間計權(quán)聲級，它是已知方均根聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的以10為底的對數(shù)乘以20，方均根聲壓由標(biāo)準(zhǔn)頻率計權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)時間計權(quán)得到的。對于任何瞬時時間上的A計權(quán)和時間計權(quán)聲級LAS(t)用式(1)表示。 提交 式中:S為時間計權(quán)F或S的指數(shù)時間常數(shù)(s);N為從過去的某時刻，例如積分下限-]，到觀測的時刻t的時間積分的變量;pA(N)為在時間變量為N時的A計權(quán)瞬時聲壓;p0為基準(zhǔn)聲壓。 式(1)的過程也可用圖1進行表達。 提交 2 時間計權(quán)的測量 由式(1)可以看出，對數(shù)自變量分子是在觀察時間t上的指數(shù)時間計權(quán)、方均根平方的頻率計權(quán)聲壓，因此時間計權(quán)均采用猝發(fā)音信號進行測試，只要規(guī)定了猝發(fā)音信號的持續(xù)時間就能得到相應(yīng)的猝發(fā)音響應(yīng)理論值。 IEC 61672-1:2002國際標(biāo)準(zhǔn)和JJG188-2002聲級計6檢定規(guī)程對聲級計猝發(fā)音響應(yīng)采用4kHz的電猝發(fā)音信號進行測試。參考猝發(fā)音響應(yīng)及在相應(yīng)猝發(fā)音持續(xù)時間上的允差，在加上測量所引起的擴展不確定度后應(yīng)符合表1的規(guī)定。 提交 2.1測量時間計權(quán)聲級的猝發(fā)音響應(yīng). 對具有測量時間計權(quán)聲級的聲級計，猝發(fā)音響應(yīng)測試采用4kHz正弦電信號首先在參考級量程上進行。先施加一個穩(wěn)態(tài)連續(xù)信號給聲級計，聲級計置于A計權(quán)和F時間計權(quán)上，調(diào)節(jié)輸入信號至線性工作范圍規(guī)定的上限以下3dB處，并記錄F時間計權(quán)聲級的指示，如聲級計提供S時間計權(quán)，則重復(fù)這個過程去得到相同的指示。 從4kHz連續(xù)信號中提取猝發(fā)音，按表1所需猝發(fā)音的持續(xù)時間進行測試，并記錄每個猝發(fā)音響應(yīng)的Z大聲級指示。如有可能，應(yīng)使用聲級計的Z大聲級保持功能。 猝發(fā)音信號的Z大F和Z大S指示聲級減去相應(yīng)連續(xù)信號的F和S時間計權(quán)的指示聲級即為猝發(fā)音響應(yīng)。相應(yīng)猝發(fā)音響應(yīng)的差值應(yīng)在表1規(guī)定的允差范圍內(nèi)，實際的測量擴展不確定度不應(yīng)超過0.3dB。 2.2測量聲暴露級或時間平均聲級的猝發(fā)音響應(yīng) 對具有測量聲暴露級或時間平均聲級的聲級計，測試方法同211，但需規(guī)定具體的積分時間。測試聲暴露級的積分時間或測試時間平均聲級的平均時間應(yīng)大于猝發(fā)音的持續(xù)時間，建議積分時間為10s。 3 猝發(fā)音響應(yīng)的理論計算 對具備F和S時間計權(quán)聲級的聲級計，參考4 kHz猝發(fā)音響應(yīng)的Z大時間計權(quán)聲級Dref用式(2)近似確定。 提交 式中:Tb為規(guī)定的猝發(fā)音持續(xù)時間(s);S為規(guī)定的指數(shù)時間常數(shù)，F(xiàn)為01125s、S為1s。 若猝發(fā)音持續(xù)時間為200ms;時間計權(quán)F，則猝發(fā)音響應(yīng)Dref為: 提交 若猝發(fā)音持續(xù)時間200ms;時間計權(quán)S，則猝發(fā)音響應(yīng)Dref為: 提交 對積分聲級計和積分平均聲級計，參考4kHz猝發(fā)音響應(yīng)的頻率計權(quán)聲暴露級Dref用式(3)近似確定。 δref=10lg(Tb/T0) (3) 式中:Tb為規(guī)定的猝發(fā)音持續(xù)時間(s);T0=1s，為聲暴露的參考持續(xù)時間。 若猝發(fā)音持續(xù)時間200ms;時間計權(quán)F，則猝發(fā)音響應(yīng)Dref為: δref=10lg(012/1)=-6199= -710(dB) 從以上理論計算可以直觀地看到，表1中的參考猝發(fā)音響應(yīng)可以從式(2)、(3)求得。同樣，對表1中的兩個連續(xù)猝發(fā)音持續(xù)時間之間的任一個猝發(fā)音持時間，參考猝發(fā)音響應(yīng)也可通過式(2)、(3)進行計算，而其允差可由相鄰兩個允差中較大的一個給予確定。 4結(jié)束語 通過以上對聲級計的時間計權(quán)概念、測量方法和猝發(fā)音響應(yīng)理論值計算的介紹，希望廣大檢測人員能進一步理解什么是聲級計的時間計權(quán)特性，更熟練地掌握聲級計猝發(fā)音響應(yīng)的檢測，以保證聲壓級量值的測量準(zhǔn)確可靠。

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