一、聲級(jí)計(jì)簡介
聲級(jí)計(jì)，又稱噪聲計(jì)、積分聲級(jí)計(jì)、噪聲劑量計(jì)等，作為聲學(xué)測(cè)量的基本儀器，是一種按照一定的頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)測(cè)量聲音的聲壓級(jí)或聲級(jí)的儀器，是聲學(xué)測(cè)量中最基本而又最常用的儀器。聲級(jí)計(jì)可以用于環(huán)境噪聲、機(jī)器噪聲、車輛噪聲以及其他各種噪聲的測(cè)量，聲級(jí)計(jì)也可以用于電聲學(xué)，建筑學(xué)等測(cè)量。
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二、聲級(jí)計(jì)分類
1、根據(jù)聲級(jí)計(jì)整機(jī)靈敏度區(qū)分，聲級(jí)計(jì)分類有兩類方法：一類是普通聲級(jí)計(jì)，它對(duì)傳聲器要求不太高。動(dòng)態(tài)范圍和頻響平直范圍較狹，一般不配置帶通濾波器相聯(lián)用；另一類是精密聲級(jí)計(jì)，其傳聲器要求頻響寬，靈敏度高，長期穩(wěn)定性好，且能與各種帶通濾波器配合使用，放大器輸出可直接和電平記錄器、錄音機(jī)相聯(lián)接，可將噪聲訊號(hào)顯示或貯存起來。
2、聲級(jí)計(jì)按照精度分為1級(jí)聲級(jí)計(jì)和2級(jí)聲級(jí)計(jì)，1級(jí)和2級(jí)聲級(jí)計(jì)主要區(qū)別是最大允許誤差、工作溫度范圍和頻率范圍不同，2級(jí)要求的最大允差大于1級(jí)。2級(jí)聲級(jí)計(jì)的工作溫度范圍0 ℃ ~ 40 ℃，1級(jí)為-10 ℃ ~ 50 ℃。2級(jí)的頻率范圍一般為20 Hz~8kHz，1級(jí)的頻率范圍為10 Hz~20kHz。
3、聲級(jí)計(jì)按用途可分為兩類：一類用于測(cè)量穩(wěn)態(tài)噪聲，一類則用于測(cè)量不穩(wěn)態(tài)噪聲和脈沖噪聲。
4、積分式聲級(jí)計(jì)是用來測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)不穩(wěn)態(tài)噪聲的等效聲級(jí)的。
5、噪聲劑量計(jì)也是一種積分式聲級(jí)計(jì)，主要用來測(cè)量噪聲暴露量。
6、脈沖式聲級(jí)計(jì)是用于測(cè)量脈沖噪聲的，這種聲級(jí)計(jì)符合人耳對(duì)脈沖聲的響應(yīng)及人耳對(duì)脈沖聲反應(yīng)的平均時(shí)間。
7、表頭響應(yīng)按靈敏度可分為四種：
⑴“慢”。表頭時(shí)間常數(shù)為1000 ms，—般用于測(cè)量穩(wěn)態(tài)噪聲，測(cè) 得的數(shù)值為有效值。
⑵”快”。表頭時(shí)間常數(shù)為125ms，一般用于測(cè)量波動(dòng)較大的不穩(wěn)態(tài)噪聲和交通運(yùn)輸噪聲等�？鞕n接近人耳對(duì)聲音的反應(yīng)。
⑶“脈沖或脈沖保持”。表針上升時(shí)間為35ms，用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間較長的脈沖噪聲，如沖床、按錘等，測(cè)得的數(shù)值為最大有效值。
⑷“峰值保持”。表針上升時(shí)間小于20ms．用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間很短的脈沖聲，如槍、炮和爆炸聲，測(cè)得的數(shù)值是峰值．即最大值。
三、聲級(jí)計(jì)工作原理
聲級(jí)計(jì)由傳聲器將聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由前置放大器變換阻抗，使傳聲器與衰減器匹配。放大器將輸出信號(hào)加到計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)權(quán)（或外接濾波器) ，然后再經(jīng)衰減器及放大器將信號(hào)放大到一定的幅值，送到有效值檢波器 （或外按電平記錄儀） ，在指示表頭上給出噪聲聲級(jí)的數(shù)值。
傳聲器
傳聲器是把聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的裝置，也稱之為話筒，它是聲級(jí)計(jì)的傳感器。常見的傳聲器有晶體式、駐極體式、動(dòng)圈式和電容式數(shù)種。
1. 動(dòng)圈式傳聲器由振動(dòng)膜片、可動(dòng)線圈、永久磁鐵和變壓器等組成，振動(dòng)膜片受到聲波壓力以后開始振動(dòng)，并帶動(dòng)著和它裝在一起的可動(dòng)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)振動(dòng)以產(chǎn)生感應(yīng)電流。該電流根據(jù)振動(dòng)膜片受到聲波壓力的大小而變化。聲壓越大，產(chǎn)生的電流就越大，聲壓越小，產(chǎn)生的電流也越小。
2.電容式傳聲器主要由金屬膜片和靠得很近的金屬電極組成，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平板電容。金屬膜片與金屬電極構(gòu)成了平板電容的兩個(gè)極板，當(dāng)膜片受到聲壓作用時(shí)，膜片便發(fā)生變形，使兩個(gè)極板之間的距離發(fā)生了變化，于是改變了電容量，位測(cè)量電路中的電壓也發(fā)生了變化，實(shí)現(xiàn)了將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的作用。電容式傳聲器是聲學(xué)測(cè)量中比較理想的傳聲器，具有動(dòng)態(tài)范圍大、頻率響應(yīng)平直、靈敏度高和在一般測(cè)量環(huán)境下穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。由于電容式傳聲器輸出阻抗很高，因而需要通過前置放大器進(jìn)行阻抗變換，前置放大器裝在聲級(jí)計(jì)內(nèi)部靠近安裝電容式傳聲器的部位。
放大器
一般采用兩級(jí)放大器，即輸入放大器和輸出放大器，其作用是將微弱的電信號(hào)放大。輸入衰減器和輸出衰減器是用來改變輸入信號(hào)的衰減量和輸出信號(hào)衰減量的，以便使表頭指針指在適當(dāng)?shù)奈恢�。輸入放大器使用的哀減器調(diào)節(jié)范圍為測(cè)量低端，輸出放大器使用的衰減器調(diào)節(jié)范圍為測(cè)量高端。許多聲級(jí)計(jì)的高低端以 70dB 為界限。
計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)
為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級(jí)計(jì)內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號(hào)修正為與聽感近似值的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)叫作計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)，已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)（叫線性聲壓級(jí)），而是經(jīng)過聽感修正的聲壓級(jí)，叫作計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲級(jí)。
計(jì)權(quán)（又叫加權(quán)）參數(shù)是在對(duì)頻響曲線進(jìn)行了一些加權(quán)處理后測(cè)得的參數(shù)，以區(qū)別于平直頻響狀態(tài)下的不計(jì)權(quán)參數(shù)。例如信噪比，按照定義，我們?cè)陬~定的信號(hào)電平下測(cè)出噪聲電平（可以是功率，也可以是電壓、電流），額定電平與噪聲電平之比就是信噪比，如果是分貝值，則計(jì)算二者之差。這是不計(jì)權(quán)信噪比。不過，由于人耳對(duì)各頻段噪聲的感知能力是不一樣的，對(duì) 3kHz 左右的中頻最靈敏，對(duì)低頻和高頻則差一些，因此不計(jì)權(quán)信噪比未必與人耳對(duì)噪聲大小的主觀感覺能很好的吻合。
如何將測(cè)量值與主觀聽感統(tǒng)一起來呢？于是就有了均衡網(wǎng)絡(luò)，或者叫加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)低頻和高頻都加以適度的衰減，這樣中頻便更突出。把這種加權(quán)網(wǎng)絡(luò)接在被測(cè)器材和測(cè)量儀器之間，于是器材中頻噪聲的影響就會(huì)被該網(wǎng)絡(luò)“放大”，換言之，對(duì)聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權(quán)重，此時(shí)測(cè)得的信噪比就叫計(jì)權(quán)信噪比，它可以更真實(shí)地反映人的主觀聽感。
根據(jù)所使用的計(jì)權(quán)網(wǎng)不同，分別稱為 A 聲級(jí)、 B 聲級(jí)和 C 聲級(jí)，單位記作 dB(A) 、 dB(B) 和 dB(C）。A 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì) 55dB 以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性， B 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬 55dB 到 85dB 的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性， C 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對(duì)噪聲低頻成分的衰減程度， A 衰減最多， B 次之， C 最少。A 計(jì)權(quán)聲級(jí)由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種，許多與噪聲有關(guān)的國家規(guī)范都是按 A 聲級(jí)作為指標(biāo)的，但由于A計(jì)權(quán)所依據(jù)的等響曲線經(jīng)過多次修正后發(fā)生了很大的變化，A計(jì)權(quán)的地位也正逐漸下降，目前比較流行的計(jì)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)包括NR，NC燈標(biāo)準(zhǔn)。
檢波器和指示表頭
檢波器作用是把迅速變化的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成變化較慢的直流電壓信號(hào)。這個(gè)直流電壓的大小要正比于輸入信號(hào)的大小。根據(jù)測(cè)量的需要，檢波器有峰值檢波器、平均值檢波器和均方根值檢波器之分。峰值檢波器能給出一定時(shí)間間隔中的最大值，平均值檢波器能在一定時(shí)間間隔中測(cè)量其絕對(duì)平均值。脈沖聲需要測(cè)量它的峰值外，在多數(shù)的噪聲測(cè)量中均是采用均方根值檢波器。均方根值檢波器能對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行平方、平均和開方，得出電壓的均方根值，最后將均方根電壓信號(hào)輸送到指示表頭。
四、聲級(jí)計(jì)使用方法
1、聲級(jí)計(jì)使用環(huán)境的選擇：選擇有代表性的測(cè)試地點(diǎn)，聲級(jí)計(jì)要離開地面，離開墻壁，以減少地面和墻壁的反射聲的附加影響。
2、天氣條件要求在無雨無雪的時(shí)間，聲級(jí)計(jì)應(yīng)保持傳聲器膜片清潔，風(fēng)力在三級(jí)以上必須加風(fēng)罩（以避免風(fēng)噪聲干擾），五級(jí)以上大風(fēng)應(yīng)停止測(cè)量。
3、打開聲級(jí)計(jì)攜帶箱，取出聲級(jí)計(jì)，套上傳感器。
4、將聲級(jí)計(jì)置于A狀態(tài)，檢測(cè)電池，然后校準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)。
5、對(duì)照表（一般常見的環(huán)境聲級(jí)大小參考），調(diào)節(jié)測(cè)量的量程。
6、下面就可以使用快（測(cè)量聲壓級(jí)變化較大的環(huán)境的瞬時(shí)值）、慢（測(cè)量聲壓級(jí)變化不大的環(huán)境中的平均值）、脈沖（測(cè)量脈沖聲源）、濾波器（測(cè)量指定頻段的聲級(jí)）各種功能進(jìn)行測(cè)量。
7、根據(jù)需要記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以連接打印機(jī)或者其它電腦終端進(jìn)行自動(dòng)采集。整理器材并放回指定地方
五、聲級(jí)計(jì)注意事項(xiàng)
1、使用前應(yīng)先閱讀說明書，了解儀器的使用方法與注意事項(xiàng)，安裝電池時(shí)，注意極性，切勿接反，長期不用應(yīng)取下電池。傳聲器切勿拆卸，防止擲摔。
2、儀器應(yīng)避免放置于高溫、潮濕、有污水、灰塵及含鹽酸、堿成分高的空氣或化學(xué)氣體的地方。
3、 聲級(jí)計(jì)測(cè)量前，可先開機(jī)預(yù)熱2分鐘，潮濕天預(yù)熱5至10分鐘。
4、為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，使用前及使用后要對(duì)靈敏度進(jìn)行校準(zhǔn)。
將聲級(jí)校準(zhǔn)器配合在傳聲器上，開啟校準(zhǔn)電源，讀取數(shù)值，調(diào)節(jié)噪音計(jì)靈敏度電位器，完成校準(zhǔn)。
六、聲級(jí)計(jì)保養(yǎng)
⑴保持儀器的外部清潔；
⑵傳聲器不用時(shí)應(yīng)干燥保存；
⑶傳聲器膜片應(yīng)保持清潔，不得用手觸摸；
⑷儀器長期不用時(shí)，應(yīng)每月通電2h，霉雨季節(jié)應(yīng)每周通電2h；
⑸儀器使用完畢時(shí)應(yīng)及時(shí)將電池取出；
⑹定期送計(jì)量部門檢定 ；
七、聲級(jí)計(jì)應(yīng)用范圍：
聲級(jí)計(jì)可廣泛用于各種機(jī)器、車輛、船舶、電器等工業(yè)噪聲測(cè)量和環(huán)境噪聲測(cè)量，適用于工廠企業(yè)、建筑設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)衛(wèi)生、交通運(yùn)輸、教學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研等部門的聲測(cè)試領(lǐng)域。
