聲級計(jì)是聲學(xué)測量領(lǐng)域廣泛使用的聲壓級測量儀器，也是主要的強(qiáng)制計(jì)量器具之一。時(shí)間計(jì)權(quán)特性和頻率計(jì)權(quán)特性是檢驗(yàn)聲級計(jì)性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，本文對這兩種計(jì)權(quán)的基本概念進(jìn)行簡單的介紹。

時(shí)間計(jì)權(quán)

時(shí)間計(jì)權(quán)的基本定義是規(guī)定時(shí)間常數(shù)的時(shí)間指數(shù)函數(shù)，該函數(shù)是對瞬時(shí)聲壓的平方進(jìn)行計(jì)權(quán)。對聲級計(jì)而言，規(guī)定時(shí)間常數(shù)為快(F)檔125ms和慢(S)檔1s，由于通過聲級計(jì)測量到的值是以分貝為單位表示的聲級，通常稱為時(shí)間計(jì)權(quán)聲級，它是已知方均根聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的以10為底的對數(shù)乘以20，方均根聲壓由標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)權(quán)得到的。對于任何瞬時(shí)時(shí)間上的A計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)聲級LAτ(t)用下式表示。

式中：τ為時(shí)間計(jì)權(quán)F或S的指數(shù)時(shí)間常數(shù)(s)；ξ為從過去的某時(shí)刻，例如積分下限-∞，到觀測的時(shí)刻t的時(shí)間積分的變量；pA(ξ)為在時(shí)間變量為ξ時(shí)的A計(jì)權(quán)瞬時(shí)聲壓；p0為基準(zhǔn)聲壓。上式的過程也可用圖1進(jìn)行表達(dá)。

圖1 形成指數(shù)時(shí)間計(jì)權(quán)聲級的主要步驟

頻率計(jì)權(quán)

聲級計(jì)頻率計(jì)權(quán)的基本定義是指其恒幅穩(wěn)態(tài)正弦輸入信號級與顯示裝置上指示信號級兩者之間作為頻率函數(shù)關(guān)系而規(guī)定的差值，頻率計(jì)權(quán)用分貝(dB)表示。聲級計(jì)的頻率計(jì)權(quán)通常有A、B、C、D計(jì)權(quán)，這是為了模擬人耳聽覺在不同頻率處有不同的靈敏度而在聲級計(jì)的電路內(nèi)設(shè)計(jì)的不同的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級叫做計(jì)權(quán)聲壓級，如A計(jì)權(quán)聲壓級，也稱A聲級；不通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的稱為線性聲壓級，目前用Z計(jì)權(quán)聲壓級表示。

A、B、C計(jì)權(quán)分別近似地模擬40方、70方和100方三條等響曲線，由于A計(jì)權(quán)更能表征人耳的主觀特性，因此在噪聲測量中常用A計(jì)權(quán)聲級表示噪聲的大小，而C計(jì)權(quán)聲壓級和Z計(jì)權(quán)聲壓級往往在噪聲測量中表示為總聲壓級，D計(jì)權(quán)則專用于飛機(jī)噪聲的測量。

聲級計(jì)的A、C、Z頻率計(jì)權(quán)及相應(yīng)的允差一般用1/3倍頻程的中心頻率以列表的方式給出，詳見表1。

表1 聲級計(jì)的頻率計(jì)權(quán)和允差

由表1可以看出，其給出的頻率權(quán)值只適用于倍頻程和1/3倍頻程中心頻率，但對聲級計(jì)的型式評價(jià)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在對1級、2級聲級計(jì)作型式評價(jià)時(shí)，其頻率在2~8kHz時(shí)須按標(biāo)稱1/6倍頻程間隔測試；對1級聲級計(jì)，頻率在8~20kHz時(shí)須按標(biāo)稱1/12倍頻程間隔進(jìn)行測試，因而有必要掌握頻率計(jì)權(quán)的理論計(jì)算。

在C計(jì)權(quán)任何頻率(Hz)上的C(f)可用下式計(jì)算，修約到0.1dB：

在A計(jì)權(quán)任何頻率(Hz)上的A(f)可用下式計(jì)算，修約到0.1dB：

式中：C1000和A1000是以分貝表示的常數(shù)，相當(dāng)于提供1000Hz是0dB頻率計(jì)權(quán)的電增益，修正到0.001dB，C1000=-0.062dB，A1000=-2.000dB；f1至f4取近似值，f1=20.6Hz，f2=107.7Hz，f3=737.9Hz，f4=12194Hz。

本文根據(jù)中國計(jì)量科學(xué)研究院陳劍林等撰寫的《聲級計(jì)的時(shí)間計(jì)權(quán)特性》和《聲級計(jì)的頻率計(jì)權(quán)特性》兩篇文章綜合而成，兩文均發(fā)表于《檢定與校準(zhǔn)》。封面圖片來自聲級計(jì)供應(yīng)信息網(wǎng)。

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標(biāo)簽：儀器、聲學(xué)、聲級計(jì)、測量、頻率

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文章名稱：《聲級計(jì)的時(shí)間計(jì)權(quán)和頻率計(jì)權(quán)基本概念》

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