聲強測量儀在許多領域廣泛用於現場研究複雜振動機械的輻射模式和聲源定位。近年來特別是對液體中聲強的測量運用特別廣泛。
基本介紹
簡介,發展,分類,消聲室法,行波管法,聲強校準器法,展望,
簡介
發展
早期聲強計量是通過聲壓校準經理論計算得出的。
經過近30年的發展，國內外聲強計量主要採用的技術方案有消聲室法、行波管法、聲強校準器法等。這些方法側重聲強級的頻率回響校準和單一聲強校準，一般聲強級小於120dB 對聲強測量儀在寬動態範圍的線性度校準始終是一個缺項。
隨著宇航科技的發展，極值空氣聲(高聲壓、高聲強)的作用及影響逐漸被人們所認識，例如置於強大聲場中的火箭、衛星和飛船的殼體將產生疲勞和損壞，某些監測儀表將產生亂真效應。
上述場合均需要使用動態範圍高的高聲強級測量儀，涉及最高聲強級可達140dB，這樣的情形導致聲強測量儀相位不匹配和非線性畸變，產生較大的測量誤差。
分類
消聲室法
消聲室法是使用的最廣泛的方法，將聲強測量儀置於自由聲場(消聲室)中，聲強探頭軸正對聲源中心，同時在其附近並列放置標準傳聲器。聲源發出的聲波為平面行波，則聲強測量儀測得的聲強級，I=聲壓級L 一0．15dB。
這種方法通過標準傳聲器溯源於聲壓基準，比較容易獲得高的準確度水平，這種方法適用於聲強測量儀的頻率回響校準，其最大聲強級不超過1lOdB，頻率範圍為(50—6 300)Hz。
行波管法
行波管法採用一個空心透明圓管（行波管），行波管一端安裝揚聲器，另一端是均勻安裝多個塑膠管，並為圓弧型。使這個端面完全吸聲而無反射，聲強探頭置於管內，軸正對聲源中心。
聲源採用中心有圓孔特製揚聲器，通過中心插人一根可移動的裝有標準傳聲器的探管，用來測量駐波管的聲場。當聲源發出聲波後，聲強探頭的兩個傳聲器測得的聲壓信號的幅值和相位完全已知，得出被校聲強級。
這種方案占地少，聲波信號準確性好，但校準準確度較低。由於駐波管尺寸一定，限制了頻率範圍，其最大聲強級不超過20dB，頻率範圍為(100—2 000)Hz。
聲強校準器法
聲強校準器法比較常見，具有操作簡便，準確度高的特點。
由模擬自由場中平面聲波的活塞發生器和聲強耦合器組成。用於聲強、質點速度和聲壓校準的聲強耦合器，包括兩個由耦合元件相連的腔室。當活塞發生器與耦合器相接時，上下兩腔室的之間存在相當於標稱間距為50ram而無反射出現的相位差。
在兩個腔室中的聲壓幅值相等，因此模擬了一個自由場中傳播的平面聲波的聲強。如果聲強探頭的一個傳聲器位於上腔室，另一個位於下腔室，則可用來校準聲強測量儀器的聲強和質點速度的靈敏度。耦合器和活塞發生器還可用作聲壓校準，這時兩個傳聲器都放在下腔室中，使它們暴露在完全相同的聲壓下(幅值和相位相同)，利用已知的聲壓級對各個傳聲器通道作聲壓靈敏度校準。其聲強校準值為定值，即118dB。250Hz。
展望
聲強校準方法聲強級均小於130dB，對聲強級在寬動態範圍的線性度和高聲強級校準始終是一個缺項。
聲強探頭主要測量器件是兩個配對的傳聲器，在高聲壓的作用下其敏感元件會產生非線性畸變，導致兩傳聲器相位失配，甚至損壞。
由於沒有高聲強校準手段，在高於130dB時，聲強測量的準確度一直受到質疑。迫切需要建立動態範圍寬增加。以高聲壓標準傳聲器作為主標準器，給出高聲壓級標準值，耦合元件引起耦合器相位變化是已知的。這樣，就可模擬產生聲強級。
上述原理的高聲強校準器在腔內聲壓級失真度不超過2%的條件下，最高聲強級可達140dB，可滿足部分聲強測量儀線性度校準的需求。
空氣聲計量
主要包括聲壓和聲強兩個參數，聲壓計量經多年研究，已建立頻率範圍為10Hz一20kHz，聲壓級為80dB一170dB的相關計量標準；
聲強計量只在一定的頻率範圍內或在某些特定的聲強級下進行，高聲強級校準幾乎是空白。其難點在於在高聲強條件下不僅要解決的高聲壓產生的非線性問題，還要解決相位匹配控制的難題。雖然，國內外高聲強校準取得了一定的進展，但其原理、設備和方法等仍需經過時間和套用的考驗，相應的問題正在進一步的研究中，相信在不久的將來會有更大的進展。
