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            技術文章

            聲級計基礎知識以及如何正確選型

            技術文章

            聲級計是測量噪聲常用的儀器。聲級計是根據標準和國家標準按照一定的頻率計權和時間計權測量聲壓級的儀器,適用于機器噪聲、職業噪聲、環境保護、建筑聲學等各種聲學的測量。 

            聲級計的基本構造及原理

             聲級計的構成部分一般分為:傳聲器、前置放大器、衰減器、計權放大器、有效值檢波器、A/D、CPU、數字指示器、電源、打印機等。

             傳聲器:是用來把聲信號轉換成電信號的換能器,在聲級計中一般使用測試電容傳聲器,它具有性能穩定、動態范圍寬、頻響平直、體積小等特點。

             前置放大器:主要作用是進行阻抗變換,由于電容傳聲器電容量很小,內阻很高,而后級衰減器和放大器輸入阻抗不是太高,因此中間需要加前置放大器進行阻抗變換。

             衰減器:將大的信號衰減,提高測量范圍。

             計權放大器:將微弱信號放大,按要求進行頻率計權(頻率濾波)。

             

            有效值檢波器:將交流信號檢波整流成直流信號,直流信號大小與交流信號有效值成比例。檢波器要有一定的時間計權特性,在指數時間計權聲級測量中,“F”特性時間常數為0.125 s,“S”特性時間常數為1 s。

             

            A/D:將模擬信號變換成數字信號,以便進行數字指示或送CPU進行計算、處理。

             

            CPU:微處理器(單片機),對測量值進行計算、處理。

             

            數字指示器:以數字形式直接指示被測聲級的分貝數,讀數更加直觀。

             

            電源:一般是DC/DC,將供電電源(電池)進行電壓變換及穩壓后,供給各部分電路工作。

             

            打印機:打印測量結果,通常使用微型打印機

             

            聲級計的選型

             

            市場上的聲級計種類繁多,功能不一,那我們該如何選擇一款合適的聲級計呢?可以從以下幾個方面進行選擇:

             

             

            精度等級

             

            聲級計按照精度等級不同,分為1級精度和2級精度。1級與2級的區別主要在大允許誤差、工作溫度范圍和頻率范圍不同,1級聲級計精度高于2級。雖然一般情況下選用2級聲級計就可滿足測量要求,但是選用1級聲級計的越來越多,在我國環境噪聲規范中規定,當噪聲A聲級低于35 dB時,要求使用滿足1級精度的聲級計。

             

             

            應用功能

             

            按照功能不同聲級計可分為測量指數時間計權的常規聲級計;測量時間平均聲級的積分平均聲級計;測量聲暴露的積分聲級計;另外具有噪聲統計分析功能的稱為噪聲統計分析儀;具有采集功能的稱為噪聲采集器(記錄式聲級計);具有頻譜分析功能的稱為頻譜分析儀,目前常用的有1/1 OCT和1/3 OCT兩種頻譜分析儀;集多種功能于一體的稱為多功能聲級計。

             

                  如單純測量噪聲A聲級,只需選擇常規聲級計。如需測量環境噪聲,由于環境噪聲起伏較大,常常需要測量時間平均聲級或叫等效聲級;又例如在測量噪聲敏感建筑物室內噪聲(主要是低頻噪聲)時,還需測量中心頻率為31.5 Hz、63 Hz、125 Hz、250 Hz和500 Hz的倍頻帶聲壓級,就需要選用具有倍頻程頻譜功能的1級聲級計。

             

             

            測量范圍

             

            聲級計的測量范圍是聲級計的主要技術指標,這個技術指標在某種程度上代表了該產品的技術先進性,一般希望測量范圍越寬越好。聲級計的測量上限由聲級計的大不失真聲級決定的,一般能達到130 dB;如果需要測量高聲壓級(例如172 dB),就需要選用配置高聲壓傳聲器。聲級計的測量下限跟聲級計本身的自生噪聲有很大關系,如果測低聲級噪聲,選用配置高靈敏度傳聲器的聲級計。

             

             

            接口

             

            目前的聲級計一般都含有RS232、USB等接口,用于連接到微型打印機或計算機,用戶可以根據測試需要選擇。還有些聲級計具有無線傳輸功能,如果測量時測試人員需要與被測環境之間有一段距離,那么選擇帶有無線功能的聲級計就合適不過了。

             

             

            證書

             

            我國市場監管總局去年發布實施強制管理的計量器具目錄的公告(2019年第48號),將用于環境監測的聲級計列入強制管理的計量器具目錄,實行P+V監管方式,要求(新產品)辦理型式批準(P),而且使用中應接受強制檢定(V)。

             

            用戶選擇一款聲級計時一定要提前了解生產廠家是否已經取得了該款聲級計的型式批準證書(CPA)。用戶使用中的聲級計只有由計量部門出具檢定證書并得出合格結論及準確度等級且在有效期(一年)內才能正常使用,如果只出具校準證書或檢測報告,則不能證明聲級計性能是符合GB/T 3785.1-2010(IEC 61672-1:2013)的要求的。《公告》還規定2020年11月1日后未取得型式批準證書的,責令停止制造、銷售和進口,并依照有關規定給予處罰。

             

            對于其它用途的聲級計,根據國家標準要求也應按GB/T 3785.2《電聲學 聲級計 第2部分:型式評價試驗》進行型式評價試驗,獲得型式評價證書并予公示,否則由于周期試驗的范圍有限,即便周期試驗的結果符合GB/T 3785.3的所有相關要求, 也不能做出符合聲級計性能要求的結論。

             

             

             

            配套校準器

             

            聲級計在使用過程中需要使用聲校準器進行聲校準,聲校準器往往作為聲級計的配套儀器,成為聲級計的組成部分。聲校準器應滿足GB/T 15173對1級或2級聲校準器的要求,1級聲級計需使用1級聲校準器校準,2級聲級計需使用2級或1級聲校準器校準。需要注意的是有些聲校準器受海拔高度影響(主要是大氣密度影響)較大,需要作修正,或者選用氣壓影響較小的聲校準器,以免影響測量準確度。

             

             

             

             

             

            常用國家標準對聲級計的選用

             

             

             

             

            01

            職業衛生噪聲測量

            標準:GBZ GBZ/T 189.8 《 工作場所物理因素測量 第8部分 噪聲》和GB/T 21230-2014/ ISO 9612:2009《聲學 職業噪聲暴露的測定 工程法》

             

            要求:噪聲測量的儀器為2級或以上聲級計、積分聲級計或個人噪聲劑量計,具有A、 C計權,“S(慢)”檔和 “Peak(峰值)”檔。固定的工作崗位選用聲級計,流動的工作崗位優先選用個體噪聲劑量計。測量前應對儀器進行校準。GB/T 21230-2014規定在溫度非常低或噪聲以高頻為主的情況下測量時,優選使用1級儀器,聲校準器應滿足1級要求。

             

             

             

             

             

            02

            機床電器噪聲測量

            標準:JB/T 10046-2017《機床電器噪聲的限值及測定方法》

             

            要求:選用滿足GB/T 3785.1-2010標準規定的1級聲級計,具有A頻率計權。測量前后應用準確度優于±0.3 dB的聲校準器在測試頻率范圍內的一個或多個頻率點上對整個測量系統進行校準。

             

             

             

             

             

            03

            聲環境質量的測量

            標準:GB 3096-2008 《聲環境質量標準》

             

            要求:測量儀器精度為2型及2型以上的積分平均聲級計或環境噪聲自動監測儀器,其性能要符合GB 3785和GB/T 17181(兩個標準合并修訂為GB/T 3785)的規定,并定期校驗。測量前后聲校準器校準示值偏差不得大于0.5 dB。

             

             

             

             

             

            04

            工業企業廠界環境噪聲測量

            標準:GB 12348-2008 《工業企業廠界環境噪聲排放標準》

             

            要求:測量儀器為積分平均聲級計或環境噪聲自動監測儀器,其性能應不低于GB 3785和GB/T 17181(兩個標準合并修訂為GB/T 3785)對2型儀器的要求。測量35 dB以下的噪聲應使用1型聲級計;當需要進行噪聲的頻譜分析時,儀器性能應符合GB/T 3241中對濾波器的要求。

             

             

             

             

             

            05

            建筑施工廠界環境噪聲測量

            標準:GB12523-2011《建筑施工場界環境噪聲排放標準》

             

            要求:測量儀器為積分平均聲級計或環境噪聲自動監測儀器,其性能應不低于GB/T 17181已與GB 3785合并修訂為GB/T 3785對2型儀器的要求。

             

             

             

             

             

            06

            社會生活環境噪聲測量

            標準:GB 22337-2008《社會生活環境噪聲排放標準》

             

            要求:測量儀器為積分平均聲級計或環境噪聲自動監測儀器,其性能應不低于GB 3785和GB/T 17181(兩個標準合并修訂為GB/T 3785)對2型儀器的要求。測量35 dB以下的噪聲應使用1型聲級計;當需要進行噪聲的頻譜分析時,儀器性能應符合GB/T 3241中對濾波器的要求。

             

             

             

             

             

            07

            鐵路邊界噪聲測量

            標準:GB 12525-1990《鐵路邊界噪聲限值及測量方法》

             

            要求:測量儀器應符合GB 3785(已與GB/T 17181合并修訂為GB/T 3785)中規定的2型或2型以上的積分聲級計或其他相同精度的測量儀器。

             

             

             

             

             

            08

            機場周圍飛機噪聲測量

            標準:GB 9661-88《機場周圍飛機噪聲測量方法》

             

            要求:測量儀器精度不低于2型的聲級計或機場噪聲監測系統及其他適當儀器。聲級計的性能要符合GB 3785(已與GB/T 17181合并修訂為GB/T 3785)的規定。

             

             

             

             

             

            09

            汽車車內噪聲測量

            標準:GB/T18697-2002《汽車車內噪聲測量方法》

             

            要求:使用1型聲級計和倍頻程或1/3倍頻程濾波器。“快”特性,測量A聲級LPA,附加專項測量中在所選擇的測點上進行頻譜分析,測量值用倍頻程或1/3倍頻程聲壓級表示,頻率范圍至少覆蓋45 Hz到11200 Hz范圍(倍頻程濾波器中心頻率63 Hz~8 kHz,1/3倍頻程濾波器中心頻率50 Hz~10 kHz),應優先采用1/3倍頻程聲壓級。

             

             

             

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