声学计量
2.声校准器的法校准
(1)校准装置 校准装置由声校准器、前置放大器、 交流数字电压表及配套的气压计和温度计组成。
(2)校准方法 声校准器工作时,在其腔体内形成声 压场。校准时,使被测传声器与声叫着呢器的腔 紧密耦合,并使其参考轴在水平方向或在90度角 的位置,接通电源,在规定的稳定时间后从表头 采集声压级数据并记录,重复求平均值。还有在 计算中考虑前置放大器的传输损失、校准器的气 压修正值和校准值和校准器的体积腔修正值。
wa
1 T
T
T
ds
0
P(t)undt
二、声学量的分贝表示 1.声压级的定义及其基准值
声扬中某点的声压可表示为
LP
20 lg
p r
2.声强级的定义 声强中某点的声强级Li定义为该点的声强I
与其基准值Ir之比的常用对数乘以10,即
LI
10 lg
I Ir
第二节 空气声计量
空气声计量的内容是基本声学量的传递、测 量器具的检定、对各种发声设备或物体的发声特 性进行测试。
二、超声场及媒质声速的测量
1.超声场测量 (1) 空间峰值参数测量 将水听器调节到最大输
出信号的状态后,寻找换能器的声轴,然后使水 听器沿换能器声轴移动,便可找到所需要的测量 平面,进行最大化操作,寻找声强的最大值用于 空间峰值参数的计算。 (2)空间平均参数测量 在整个声场中用水听器 进行扫描,由数字示波器和计算机构成的自动扫 描系统是目前最好的方案。
2.标准噪声源的检定
标准噪声源是一种具有稳定声功率输出和带 宽频谱特性的声源。可根据工作原理分为空气动 力式、电动扬声器式及机械打击式三种类型。标 准噪声源可产生已知功率的噪声源,用于测定机 器或设备的噪声功率级、房间的吸声、隔声及混 响的时间、传声器输出功率、噪声分布等。
检定方法: 检定内容是频带声功率级和计权声功 率级,检定方法有半消声室方法和混响室法两种, 但对环境(声学环境和物理环境)有特殊要求。
四、噪声测量
对声音主要从高低和强弱两个方面衡量,表 示噪声强弱的客观物理量主要有声压、声强、声 功率以及它们的“级”。表示噪声高低的客观量 主要有频率、频程。而噪声频谱则同时表示了噪 声的强弱和高低,噪声的评价参数有响度、响度 级、计权声压级、累积百分声级、昼夜等效级、 噪声污染级等。
第三节 超声计量
3.声强
声强定义为声扬中某点处,在单位时间内从 与质点振动方向垂直的单位面积上通过的声能。 按定义的声强是瞬时矢量值:
I(t)=p(t)u(t) 式中,I(t)为瞬时声强;p(t)为瞬时声压;u(t)为瞬 时质点振速。
4.声功率(w) 声功率定义为单位时间内通过某一面积的声能。
单位为w。 声波为纵波时,声功率可用下式表示:
一、标准传声器的计量
1.标准传声器
传声器又称“电声换能器”,是把空气中的 声信号转换为电信号的传感器。按照准确度等级 和用途不同,传声器可分为工作基准传声器、计 量标准传声器和工作级传声器三种类型。
• 工作基准传声器又称实验室标准传声器,主要用 作复现和保存声学计量单位的基准值,通过互易 法或比较法检定计量标准器具。
超声技术在医学和工业领域的地位越来越重 要,如人们熟知的“B超”技术,航空件的探伤 也是基本是采用超声现代超声技术,因此,超声 计量近几年来得到了快速的发展。
一、超声水听测量
超声水听器是测量超声声压、声功率和超声 场的基本设备,是处于接受状态的超声换能器, 主要用于接受水中超声声压信号,具有较高的灵 敏度,频响特性较为平坦,能比较大范围内保持 线性且有较好的温度稳定性。目前敏感元件的直 径可小到一毫米的量级,可对1MHz以上的医疗设 备的声场进行测量。
声学计量
声学计量是声学的重要组成部分,也是声学
发展的基础,研究声学基本参量、主观评价参量 和工程使用参量的测量及保证单位统一和量值准 确的技术科学。它包括声学计量基准和标准的建 立及保持、量值传递、测量方法等。可分为空气 声计量、水声计量和超声计量。国防和军事用途 的需求是声学计量发展的强大动力。
内容
• 第一节 声学计量的基本概念 • 第二节 空气声计量 • 第三节 超声计量 • 第四节 水声计量
第一节 声学计量的基本概念
一、几个基本声学量 1.声压(p)
声压定义为在有声波时,介质中的压力与静 压的差值,单位为Pa。静压为没有声波时媒质中 的压力。 2.质点振速(u)
质点振速定义为因声波通过而引起的媒质中 质点相对于其平衡位置的振动速度。单位为m/s。 如不加说明,通常指的是有效值。
• 计量标准传声器即标准电容传声器是计量标准器 具的一种,主要用作二次标准,通过比较法检定 计量器具。
• 工作级传声器即测试传声器,是工作计量器的一 种用于各种目的的空气声学计量。
二、测试传声器的计量
1.测试传声器
(1)工作原理 目前广泛使用的测试传声器是电容式
传声器。其工作原理是通过改变两极板间的距离 而改变电容量。前极板是很轻的膜片,可以随声 压的变化而运动,使膜片与后极板之间的电容量 发生变化,从而输出交流电压信号。信号的波形 和强度与被测声压的波形和强度成正比。
1.超声水听器的绝对法测量
(1)两换能器互易法 用该法校准分为两个过程, 首先采用自易法校准辅助换能器的电流响应,然 而在辅助换能器产生的已知声场中校准水听器的 自由场灵敏度。
(2)平面扫描法 超声波由已知输出功率水平的活 塞换能器产生,测量中,被测水听器保持不动。 测量用换能器在x,y方向上水平移动测量。
2.媒质声速的测量
声速的测量有直接法和间接法两种。所谓直 接法是通过测量声波在媒质中传播一段距离s所用 的时间t得到声速(c=s/t)。脉冲测量法是直接法 的一种,此法是向被测媒质中发射短促声脉冲, 测定脉冲通过的、一段被准确测定的媒质长度。 所谓间接法是通过测量在给定频率f下声波在媒质 中的波长而确定声速的方法。
三、空气声计量器具的检定
1.声校准器的检定 声校准器是一种标准计量器具,当把声耦合
到传声器上时,能产生一定频率的声压级,用来 测定传声器的声压灵敏度,校准声级计或电声测 量装置的声级。
(1)检定装置 声校准器的检装置主要包括标准传声 器、测量放大器、精密衰减器、交流电压表和正 弦信号发生器,
(2)检定方法 包括声压级的检定、频率的检定、谐 波失真的检定。