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什么是声级计?

声级计(SLM)是一种仪器(通常为手持式),用于以标准化方式测量声级。它对声音的响应方式与人耳大致相同,并且可以客观地测量声压级。

SLM Buyers guide选购指南
选购测量仪器前需要考虑的事项

声级计有何用处?

声级计可用于测量和管理各种来源的噪声,包括工厂、道路和铁路交通以及建筑工程的噪声。除体育活动、户外音乐会、休闲公园以及住宅和商业街区等典型的城市环境外,还有许多不同的声音来源,每种声音源都有不同的特征,这给评估它们的专业人员带来了特定的问题。

 

声级计的工作原理是什么?

声级计由传声器、前置放大器、信号处理器和显示屏组成。传声器将声音信号转换为等效的电信号。最适合于声级计的传声器类型是电容式传声器,其精度、稳定性和可靠性都很高。传声器产生的电信号很弱,所以先用前置放大器对其进行增强,然后再由主处理器进行处理。

信号处理包括按照国际标准(例如IEC 61672-1,声级计符合该标准)对信号进行频率计权和时间计权。


时间计权

时间计权指定SLM对声压变化的反应方式。它是波动信号的指数平均值,提供了易于读取的值。该分析仪采用快速、慢速和脉冲(或“ F”、“ S”和“ I”)时间计权,它们是根据大多数国际和国家标准所要求的计权。环境评估标准通常会规定使用哪种时间计权。

Graphic of time weighting

信号通过计权滤波器处理,在分析仪屏幕上显示声压级,以分贝(dB)表示,参考值为20μPa。声压级值至少每秒更新一次。

简而言之,评估变化的噪声级就意味着得到一个平均声级值。在全世界范围内,“等效连续声级”Leq被称为基本平均参数。Leq表示被测的波动声压级中能量的多少,它在测量期间保持稳定。它测量的是在变化的声级下的平均能量。

尽管大量研究表明Leq与烦扰度关系很大,但这并不是烦扰度的直接衡量指标。

可以使用最专业的SLM(有时称为积分声级计)直接测量Leq。如果使用A计权滤波器,则将其表示为LAeq,即通过A计权滤波器对等效连续声级的测量。


声级计剖析
2250型声级计幕后一瞥

频率计权

频率计权可调整声级计响应不同声音频率的方式。这是必要的,因为人耳对声音的敏感度会因声音的频率而异。IEC 61672-1定义了频率计权A、C和Z,但在专门应用中偶尔也会使用其他频率计权。

Frequency Rating


A计权 - dBA/dB(A)

A计权调整信号的方式类似于人耳在中等声级下的响应。它基于40 dB等响度曲线。噪声参数的符号通常包含字母“A”(例如LAeq),表示测量中已包含该频率计权。

几乎所有环境和工作场所噪声测量都需要A计权,这在国际和国家标准和指南中都有规定。A计权滤波覆盖了10 Hz至20 kHz的整个音频范围。

C计权 - dBC/dB(C)

人耳的响应随声级而变化。C频率计权对应于100 dB等响度曲线,也就是说,人耳在相当高的声级下的响应。C计权主要用于评估高声压级的峰值。也可以用于测量娱乐噪声,但低音噪声的传输可能会有问题。


Z计权 - dBZ/dB(Z)

“零”频率计权是10 Hz到20 kHz±1.5 dB之间的平坦频率响应,不包括传声器的响应。

如今,A计权网络是使用最广泛的频率计权。C加权与主观测试并无多大的关联性,因为等响曲线是基于使用纯音的实验得出的——大多数普通的声音并非纯音,而是由许多不同的音组成的非常复杂的信号。


频率分析

当需要有关复杂声音的更多详细信息时,可以将频率范围划分为多个部分或多个频段。这是通过电子或数字滤波器来实现的,它们会滤除选定频段之外的所有声音。这些频带的带宽通常为1/1倍频程或1/3倍频程。

倍频程是最高频率为最低频率两倍的一个频带。例如,中心频率为1 kHz的倍频程滤波器允许707至1414 Hz之间的频率通过,滤除所有其他频率。(倍频程这个名称源于一个八度音涵盖了全音阶的八个音符这一事实)。1/3倍频程覆盖了最高频率为最低频率1.26倍的频段。

Graphic of frequency analysis

这种划分复杂声音的过程称为频率分析,其结果显示频谱图上。在对信号进行计权和/或划分为频带之后,将所得信号放大,并在均方根检波器中确定均方根(RMS)值。均方根是一种特殊的数学平均值。这在声音测量中非常重要,因为均方根值与被测声音中的能量有直接关系。


slm-icon-3-2245从简单到进阶
声级计和测振仪

显示屏

显示屏以分贝为单位显示声级,通常带有一个描述符,以显示所选的时间和频率计权的组合(例如LAeq或LCpeak)。信号也可以从交流或直流输出端口上获得,连接到外部仪器,例如数据采集系统,以提供记录和/或进行进一步处理。


校准

校准是指对SLM的调整,以便测量和显示正确的值。传感器的灵敏度以及电路的响应会随时间而略有变化,或者会受到温度和湿度等环境因素的影响。尽管使用SLM不太可能出现较大的漂移或灵敏度变化,但在每组测量之前和之后都定期检查SLM的校准情况却是一种很好的做法。最好通过将便携式声音校准器直接放在传声器上方来完成此操作。这将提供精确定义的声压级,可以将声级计调节到该声压级。

除了在测量之前和之后检查校准情况外,许多管理声级测量的法规和标准通常还要求您的SLM每12或24个月在实验室中进行一次校准。

 

国际标准

国际标准之所以重要,是因为它们不仅可以直接使用,还可以为国家标准提供灵感或参考。主要有两个与标准化有关的国际机构。其一是国际标准化组织(ISO),其工作主要涉及方法论的确立,确保制定各种规程,以进行结果比对。另一个是国际电工委员会(IEC),其主要进行仪器标准的制定,以确保仪器兼容并且可以互换,而不会严重影响准确性或造成数据丢失。

IEC 61672

声级计应满足“IEC 61672 - 电声学 - 声级计”标准,从而符合当前最新的国际法规。它指定了“三种声音测量仪器”-“常规”声级计、积分平均声级计和积分声级计。该标准包括三个部分:

  • 第1部分:规范–规定1类和2类声级计的声级计性能和功能
  • 第2部分:型式评价试验–提供必要的试验细节,以验证是否符合IEC 61672-1中给出的所有强制性规范。测试实验室用以确保仪器符合制造商的要求
  • 第3部分:定期测试–描述对符合IEC 61672-1:2002的1类或2类要求的声级计进行定期测试的程序

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ISO 1996 - 环境噪声评估


ISO 1996“声学 - 环境噪声的描述和测量”是环境噪声评估的核心标准,作为参考,且通常被区域标准和法规所引用。它包括两部分:

  • 第1部分 2016年:基本参量和评估程序
  • 第2部分 2017年:声压级测定

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