聲級計

聲級計是最基本的噪聲測量儀器，它是一種電子儀器，但又不同於電壓表等客觀電子儀表。在把聲信號轉換成電信號時，可以模擬人耳對聲波反應速度的時間特性；對高低頻有不同靈敏度的頻率特性以及不同響度時改變頻率特性的強度特性。 聲級計是一種主觀性的電子儀器。

基本介紹

• 中文名：聲級計
• 外文名：Sound Level Meter
• 種類：電子儀器
• 特性：主觀性
• 包括：傳聲器 放大器 檢波器和指示表
• 別名：噪聲計

聲級計的分類

根據聲級計整機靈敏度區分，聲級計分類有兩類方法：一類是普通聲級計，它對傳聲器要求不太高。動態範圍和頻響平直範圍較狹，一般不配置帶通濾波器相聯用；另一類是精密聲級計，其傳聲器要求頻響寬，靈敏度高，長期穩定性好，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、錄音機相聯接，可將噪聲訊號顯示或貯存起來。如將精密聲級計的傳聲器取下，換以輸入轉換器並接加速度計就成為振動計可作振動測量。

按照國家標準GB/T 3785.1-2010、IEC 61672-1:2013，聲級計按照精度，分為1級聲級計和2級聲級計，1級和2級聲級計的技術指標有相同的設計目標，主要是最大允許誤差、工作溫度範圍和頻率範圍不同，2級要求的最大允差大於1級。2級聲級計的工作溫度範圍0℃~40 ℃，1級為-10℃~50℃。2級的頻率範圍一般為20Hz~8kHz，1級的頻率範圍為10Hz~20kHz。

聲級計是噪聲測量中最基本的儀器。聲級計一般由電容式傳聲器、前置放大器、衰減器、放大器、頻率計權網路以及有效值指示表頭等組成。聲級計的工作原理是：由傳聲器將聲音轉換成電信號，再由前置放大器變換阻抗，使傳聲器與衰減器匹配。放大器將輸出信號加到計權網路，對信號進行頻率計權（或外接濾波器），然後再經衰減器及放大器將信號放大到一定的幅值，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的數值。

聲級計中的頻率計權網路有A、B、C三種標準計權網路。A網路是模擬人耳對等響曲線中40方純音的回響，它的曲線形狀與340方的等響曲線相反，從而使電信號的中、低頻段有較大的衰減。B網路是模擬人耳對70方純音的回響，它使電信號的低頻段有一定的衰減。C網路是模擬人耳對100方純音的回響，在整個聲頻範圍內有近乎平直的回響。聲級計經過頻率計權網路測得的聲壓級稱為聲級，根據所使用的計權網不同，分別稱為A聲級、B聲級和C聲級，單位記作dB（A）、dB（B）和dB（C）。

目前，測量噪聲用的聲級計，表頭回響按靈敏度可分為四種：

（1）“慢”。表頭時間常數為1000 ms，—般用於測量穩態噪聲，測 得的數值為有效值。

（2）”快”。表頭時間常數為125ms，一般用於測量波動較大的不穩態噪聲和交通運輸噪聲等。快檔接近人耳對聲音的反應。

（3）“脈衝或脈衝保持”。錶針上升時間為35ms，用於測量持續時間較長的脈衝噪聲，如沖床、按錘等，測得的數值為最大有效值。

（4）“峰值保持”。錶針上升時間小於20ms．用於測量持續時間很短的脈衝聲，如槍、炮和爆炸聲，測得的數值是峰值.即最大值。

聲級計可以外接濾波器和記錄儀，對噪聲做頻譜分析。國產的ND2型精密聲級計內裝了一個倍頻頁程濾波器，便於攜帶到現場和作頻譜分析。

聲級計按精度可分為精密聲級計和普通聲級計。精密聲級計的測量誤差約為土1dB，普通聲級計約為土3dB。聲級計按用途可分為兩類：一類用於測量穩態噪聲，一類則用於測量不穩態噪聲和脈衝噪聲。

積分式聲級計是用來測量一段時間內不穩態噪聲的等效聲級的。噪聲劑量計也是一種積分式聲級計，主要用來測量噪聲暴露量。

聲級計

脈衝式聲級計是用於測量脈衝噪聲的，這種聲級計符合人耳對脈衝聲的回響及人耳對脈衝聲反應的平均時間。

聲級計又叫噪聲計，是一種用於測量聲音的聲壓級或聲級的儀器，是聲學測量中最基本而又最常用的儀器，隨著國民經濟的發展和人們物質文化生活水平的提高，噪聲普查和環境保護工作全面開展，機器製造行業已把噪聲作為產品的重要質量指標之一，禮堂和體育館等建築物不僅僅要求造型美觀，也追求音響效果，這些都使得聲級計的套用越來越廣泛。現在它不僅套用在聲學和電聲學測量中，而且已經廣 泛套用於機器製造、建築設計、交通運輸、環境保護、醫療 衛生以及國防工程等各個領域，成為幾乎所有部門都必須具備的聲學測量儀器。

工作原理

由傳聲器將聲音轉換成電信號，再由前置放大器變換阻抗，使傳聲器與衰減器匹配。放大器將輸出信號加到計權網路，對信號進行頻率計權（或外接濾波器） ，然後再經衰減器及放大器將信號放大到一定的幅值，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的數值。

傳聲器

傳聲器是把聲壓信號轉變為電壓信號的裝置，也稱之為話筒，它是聲級計的感測器。常見的傳聲器有晶體式、駐極體式、動圈式和電容式數種。

1）動圈式傳聲器由振動膜片、可動線圈、永久磁鐵和變壓器等組成。振動膜片受到聲波壓力以後開始振動，並帶動著和它裝在一起的可動線圈在磁場內振動以產生感應電流。該電流根據振動膜片受到聲波壓力的大小而變化。聲壓越大，產生的電流就越大，聲壓越小，產生的電流也越小。

聲級計

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，實質上是一個平板電容。金屬膜片與金屬電極構成了平板電容的兩個極板，當膜片受到聲壓作用時，膜片便發生變形，使兩個極板之間的距離發生了變化，於是改變了電容量，位測量電路中的電壓也發生了變化，實現了將聲壓信號轉變為電壓信號的作用。電容式傳聲器是聲學測量中比較理想的傳聲器，具有動態範圍大、頻率回響平直、靈敏度高和在一般測量環境下穩定性好等優點，因而套用廣泛。由於電容式傳聲器輸出阻抗很高，因而需要通過前置放大器進行阻抗變換，前置放大器裝在聲級計內部靠近安裝電容式傳聲器的部位。

放大器

一般採用兩級放大器，即輸入放大器和輸出放大器，其作用是將微弱的電信號放大。輸入衰減器和輸出衰減器是用來改變輸入信號的衰減量和輸出信號衰減量的，以便使表頭指針指在適當的位置。輸入放大器使用的哀減器調節範圍為測量低端，輸出放大器使用的衰減器調節範圍為測量高端。許多聲級計的高低端以 70dB 為界限。

計權網路

為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號修正為與聽感近似值的網路，這種網路叫作計權網路。通過計權網路測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級（叫線性聲壓級），而是經過聽感修正的聲壓級，叫作計權聲級或噪聲級。

計權（又叫加權）參數是在對頻響曲線進行了一些加權處理後測得的參數，以區別於平直頻響狀態下的不計權參數。例如信噪比，按照定義，我們在額定的信號電平下測出噪聲電平（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，則計算二者之差。這是不計權信噪比。不過，由於人耳對各頻段噪聲的感知能力是不一樣的，對 3kHz 左右的中頻最靈敏，對低頻和高頻則差一些，因此不計權信噪比未必與人耳對噪聲大小的主觀感覺能很好的吻合。

如何將測量值與主觀聽感統一起來呢？於是就有了均衡網路，或者叫加權網路，對低頻和高頻都加以適度的衰減，這樣中頻便更突出。把這種加權網路接在被測器材和測量儀器之間，於是器材中頻噪聲的影響就會被該網路“放大”，換言之，對聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權重，此時測得的信噪比就叫計權信噪比，它可以更真實地反映人的主觀聽感。

根據所使用的計權網不同，分別稱為 A 聲級、 B 聲級和 C 聲級，單位記作 dB（A） 、 dB（B） 和 dB（C）。A 計權聲級是模擬人耳對 55dB 以下低強度噪聲的頻率特性， B 計權聲級是模擬 55dB 到 85dB 的中等強度噪聲的頻率特性， C 計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度， A 衰減最多， B 次之， C 最少。A 計權聲級由於其特性曲線接近於人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測量中套用最廣泛的一種，許多與噪聲有關的國家規範都是按 A 聲級作為指標的，但由於A計權所依據的等響曲線經過多次修正後發生了很大的變化，A計權的地位也正逐漸下降，目前比較流行的計權標準包括NR，NC等標準。

聲級計

檢波器

檢波器作用是把迅速變化的電壓信號轉變成變化較慢的直流電壓信號。這個直流電壓的大小要正比於輸入信號的大小。根據測量的需要，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間間隔中的最大值，平均值檢波器能在一定時間間隔中測量其絕對平均值。脈衝聲需要測量它的峰值外，在多數的噪聲測量中均是採用均方根值檢波器。

均方根值檢波器能對交流信號進行平方、平均和開方，得出電壓的均方根值，最後將均方根電壓信號輸送到指示表頭。

正確使用

聲級計使用正確與否，直接影響到測量結果的準確性。因此，有必要介紹一下聲級計的使用。

1、聲級計使用環境的選擇：選擇有代表性的測試地點，聲級計要離開地面，離開牆壁，以減少地面和牆壁的反射聲的附加影響。

2、天氣條件要求在無雨無雪的時間，聲級計應保持傳聲器膜片清潔，風力在三級以上必須加風罩（以避免風噪聲干擾），五級以上大風應停止測量。

3、打開聲級計攜帶箱，取出聲級計，套上感測器。

4、將聲級計置於A狀態，檢測電池，然後校準聲級計。

5、對照表（一般常見的環境聲級大小參考），調節測量的量程。

6、下面就可以使用快（測量聲壓級變化較大的環境的瞬時值）、慢（測量聲壓級變化不大的環境中的平均值）、脈衝（測量脈衝聲源）、濾波器（測量指定頻段的聲級）各種功能進行測量。

7、根據需要記錄數據，同時也可以連線印表機或者其它電腦終端進行自動採集。整理器材並放回指定地方。

保養

（1）保持儀器的外部清潔；

（2）傳聲器不用時應乾燥保存；

（3）傳聲器膜片應保持清潔，不得用手觸摸；

（4）儀器長期不用時，應每月通電2h，霉雨季節應每周通電2h；

（5）儀器使用完畢時應及時將電池取出；

（6）定期送計量部門檢定。

參考標準

GB/T 3785.1-2010電聲學 聲級計 第1部分：規範。

GB/T 3785.2-2010 電聲學 聲級計 第2部分:型式評價試驗。

JJG 188-2002 聲級計檢定規程。

GB/T 17312-1998聲級計的無規入射和擴散場校準。

JJG 778-2005 噪聲統計分析儀。

SJ/T 10114-1991HS5633型數字聲級計。

SJ/T 10423-1993聲級計通用技術條件。

注意事項

注意事項

1）使用前應先閱讀說明書，了解儀器的使用方法與注意事項。

2）儀器應避免放置於高溫、潮濕、有污水、灰塵及含鹽酸、鹼成分高的空氣或化學氣體的地方。

3）安裝電池或外接電源注意極性，切勿反接。長期不用應取下電池，以免漏液損壞儀器。

4）傳聲器切勿拆卸，防止擲摔，不用時放置妥當。

5）勿擅自拆卸儀器。如儀器不正常，可送修理單位或廠方檢修。

6）在使用過程中，液晶中出現欠壓告警，應及時更換電池。

7）聲級計測量前，可先開機預熱2分鐘，潮濕天預熱5至10分鐘。

靈敏度的校準

為保證測量的準確性，使用前及使用後要進行校準。

將聲級校準器配合在傳聲器上，開啟校準電源，讀取數值，調節噪音計靈敏度電位器，完成校準。

測量方法

測量時，儀器應根據情況選擇好正確檔位，兩手平握噪音計兩側，傳聲器指向被測聲源，也可使用延伸電纜和延伸桿，減少噪音計外型及人體對測量的影響。傳聲器的位置應根據有關規定確定。

套用

聲級計是測量噪聲中最基本的儀器，它屬於一種電子儀器，聲級計一般由電容式傳聲器、前置放大器、衰減器、放大器、頻率計權網路以及有效值指示表頭等組成。按照聲級計靈敏度可將之分為兩大類，一類是普通聲級計；另一類是精密聲級計，按照聲級計的用途也可分為兩類：一類用於測量穩態噪聲；一類則用於測量不穩態噪聲和脈衝噪聲。

聲級計採用了先進的數字檢波技術，使得儀器的穩定性、可靠性大大提高。聲級計具有操作簡單、使用方便的優點；具有量程動態範圍大、大螢幕液晶數顯、自動測量存儲各種數據等特點。

聲級計可廣泛用於各種機器、車輛、船舶、電器等工業噪聲測量和環境噪聲測量，適用於工廠企業、建築設計、環境保護、勞動衛生、交通運輸、教學、醫療衛生、科研等部門的聲測試領域。