脈沖聲級計是一種專門用于測量非穩(wěn)態(tài)、不連續(xù)的脈沖聲或沖擊聲的精密聲學(xué)測量儀器,其原理可從核心組件、信號處理流程、時間與頻率計權(quán)、特殊功能設(shè)計四個方面進行解析:
一、核心組件
傳聲器:將聲波(氣壓變化)轉(zhuǎn)換為微弱的模擬電信號。脈沖聲級計通常采用電容式傳聲器,因其精度高、頻響寬,適合捕捉快速變化的脈沖聲。
前置放大器:提升傳聲器輸出的微弱信號強度,確保信號在后續(xù)處理中不失真。
信號處理器:對信號進行頻率計權(quán)和時間加權(quán)處理,模擬人耳對聲音的感知特性。
顯示屏:顯示測量結(jié)果,通常以分貝(dB)為單位。
二、信號處理流程
聲電轉(zhuǎn)換:傳聲器將聲波轉(zhuǎn)換為電信號。
信號增強:前置放大器對電信號進行增強,提高信號強度。
頻率計權(quán):通過頻率計權(quán)濾波器模擬人耳對不同頻率聲音的敏感度。A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)模擬人耳在中等聲級下的響應(yīng),削弱低頻成分;C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)保留更多低頻成分,適用于評估高聲壓級的峰值。
時間加權(quán):對信號進行時間積分,反映聲音能量的變化速率。脈沖聲級計采用特定的時間計權(quán)特性,如脈沖時間計權(quán),其指數(shù)平均電路的時間常數(shù)對充電和放電均為35ms,能夠準(zhǔn)確捕捉脈沖聲的峰值。
檢波與顯示:檢波器將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號,指示表頭顯示聲壓級數(shù)值。脈沖聲級計通常具有峰值保持功能,能夠保持測量結(jié)果在指示器上足夠長的時間,以便讀數(shù)觀察。
三、時間與頻率計權(quán)
時間計權(quán):脈沖聲級計采用脈沖時間計權(quán)特性,其上升時間常數(shù)短,衰減時間常數(shù)長,能夠準(zhǔn)確捕捉脈沖聲的峰值并保持足夠長的時間。
頻率計權(quán):通過頻率計權(quán)濾波器模擬人耳對不同頻率聲音的敏感度,使測量結(jié)果更符合人耳感知。A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用廣泛的頻率計權(quán)方式,適用于大多數(shù)環(huán)境和工作場所噪聲測量。
四、特殊功能設(shè)計
脈沖保持功能:能夠?qū)y量結(jié)果在指示器上保持住足夠長的時間(如1分鐘以上),以便讀數(shù)觀察。
峰值保持功能:對于持續(xù)時間很短的脈沖聲(如槍聲、爆炸聲),脈沖聲級計能夠測量其最大峰值,并將結(jié)果保持住足夠長的時間。
高動態(tài)范圍:脈沖聲級計具有寬動態(tài)范圍,能夠測量從微弱到強烈的各種脈沖聲。