脈沖聲級計是一種專門用于測量非穩態、不連續的脈沖聲或沖擊聲的精密聲學測量儀器,其原理可從核心組件、信號處理流程、時間與頻率計權、特殊功能設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,確保信號在后續處理中不失真。
信號處理器:對信號進行頻率計權和時間加權處理,模擬人耳對聲音的感知特性。
顯示屏:顯示測量結果,通常以分貝(dB)為單位。
二、信號處理流程
聲電轉換:傳聲器將聲波轉換為電信號。
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:通過頻率計權濾波器模擬人耳對不同頻率聲音的敏感度。A計權網絡模擬人耳在中等聲級下的響應,削弱低頻成分;C計權網絡保留更多低頻成分,適用于評估高聲壓級的峰值。
時間加權: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特性,如脈沖時間計權,其指數平均電路的時間常數對充電和放電均為35ms,能夠準確捕捉脈沖聲的峰值。
檢波與顯示:檢波器將交流信號轉換為直流信號,指示表頭顯示聲壓級數值。脈沖聲級計通常具有峰值保持功能,能夠保持測量結果在指示器上足夠長的時間,以便讀數觀察。
三、時間與頻率計權
時間計權:脈沖聲級計采用脈沖時間計權特性,其上升時間常數短,衰減時間常數長,能夠準確捕捉脈沖聲的峰值并保持足夠長的時間。
頻率計權:通過頻率計權濾波器模擬人耳對不同頻率聲音的敏感度,使測量結果更符合人耳感知。A計權網絡是應用廣泛的頻率計權方式,適用于大多數環境和工作場所噪聲測量。
四、特殊功能設計
脈沖保持功能:能夠將測量結果在指示器上保持住足夠長的時間(如1分鐘以上),以便讀數觀察。
峰值保持功能:對于持續時間很短的脈沖聲(如槍聲、爆炸聲),脈沖聲級計能夠測量其最大峰值,并將結果保持住足夠長的時間。
高動態范圍:脈沖聲級計具有寬動態范圍,能夠測量從微弱到強烈的各種脈沖聲。