脉冲声级计是一种专门用于测量非稳态、不连续的脉冲声或冲击声的精密声学测量仪器,其原理可从核心组件、信号处理流程、时间与频率计权、特殊功能设计四个方面进行解析:
一、核心组件
传声器:将声波(气压变化)转换为微弱的模拟电信号。脉冲声级计通常采用电容式传声器,因其精度高、频响宽,适合捕捉快速变化的脉冲声。
前置放大器:提升传声器输出的微弱信号强度,确保信号在后续处理中不失真。
信号处理器:对信号进行频率计权和时间加权处理,模拟人耳对声音的感知特性。
显示屏:显示测量结果,通常以分贝(dB)为单位。
二、信号处理流程
声电转换:传声器将声波转换为电信号。
信号增强:前置放大器对电信号进行增强,提高信号强度。
频率计权:通过频率计权滤波器模拟人耳对不同频率声音的敏感度。A计权网络模拟人耳在中等声级下的响应,削弱低频成分;C计权网络保留更多低频成分,适用于评估高声压级的峰值。
时间加权:对信号进行时间积分,反映声音能量的变化速率。脉冲声级计采用特定的时间计权特性,如脉冲时间计权,其指数平均电路的时间常数对充电和放电均为35ms,能够准确捕捉脉冲声的峰值。
检波与显示:检波器将交流信号转换为直流信号,指示表头显示声压级数值。脉冲声级计通常具有峰值保持功能,能够保持测量结果在指示器上足够长的时间,以便读数观察。
三、时间与频率计权
时间计权:脉冲声级计采用脉冲时间计权特性,其上升时间常数短,衰减时间常数长,能够准确捕捉脉冲声的峰值并保持足够长的时间。
频率计权:通过频率计权滤波器模拟人耳对不同频率声音的敏感度,使测量结果更符合人耳感知。A计权网络是应用广泛的频率计权方式,适用于大多数环境和工作场所噪声测量。
四、特殊功能设计
脉冲保持功能:能够将测量结果在指示器上保持住足够长的时间(如1分钟以上),以便读数观察。
峰值保持功能:对于持续时间很短的脉冲声(如枪声、爆炸声),脉冲声级计能够测量其最大峰值,并将结果保持住足够长的时间。
高动态范围:脉冲声级计具有宽动态范围,能够测量从微弱到强烈的各种脉冲声。