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声压级中的时间计权

披露日期英文:2018-04-15 阅读量:2289次
大家都知道  ,声压是通过侦测声音导致的气压变化来测量的 。



电容式麦克风头中的金属膜是声电转换的核心

对于常见的声源  ,如音乐  ,演讲或b体育网登录入口噪声来说  ,这些声压级(SPLs)波动极快  ,要在一个显示器上实时读取非常困难 。 因此  ,声级计需要对这种突发的变化做出抑制  ,以获得一个更加稳定的读数 。 这一过程就是时间计权 。



声级计麦克风将气压变化转换为电压的变化

从上图可以看出  ,声级计对信号的采样一般都在毫秒级  ,这样快速变化的数据即便显示出来也难以读取 。

快速  ,慢速时间计权

IEC 61672-1 标准中描述了两种不同的时间计权  ,快速(F)和慢速(S) 。 它们显示的结果都对声压的突然改变做出过抑制 。

下图解释了时间计权的工作过程 。 图中声源(红色线)突然由 50 dB 变为 80 dB  ,保持 6 秒后又突然降低 。




LAF(绿色线)需要约 0.6 秒(激发时间/启动时间)抵达 80 dB  ,不到 1 秒(衰减时间)掉回 50 dB 。
LAS (黄色线)反应更慢 。 它需要大约 5 秒才能达到 80 dB  ,约 6 秒回落 50 dB 。

显而易见  ,快速计权做出响应比慢速计权更快 。 在安静b体育网登录入口下  ,一个很响且持续的声音被突然打开  ,F 计权显示的声压级大约需要 0.6 秒即可刷新为新声压级  ,而 S 计权做出反应则需要在约 5 秒之后 。 根据标准中的定义  ,这些值的得出是通过时间常数 t  ,F 计权为 125 毫秒  ,而 S 计权是 1 秒 。

若又突然将这个声音关闭  ,F 计权声压级将以 34.7 dB/s 的速率衰减  ,而对 S 计权来说  ,这个速率是 4.3 dB/s 。

但设想一个声音特别短促  ,甚至 F 计权的上升沿还没完成动作就消失了  ,岂不是无法测量了吗?



右侧升起的声音快速消失  ,F 或 S 计权无法捕捉

聪明的您一定已经想到了  ,再来个比 F 计权还快的不就行了  !

脉冲时间计权

在已经废弃的旧标准 IEC 651 中就包括了脉冲时间计权(I)  ,用于分析短促的脉冲声 。 相较于 F 和 S 计权  ,I 计权更加不对称  ,它响应声音的速度很快(时间常数 t = 35 毫秒)  ,而当声音减小时它衰减很慢(2.9 dB/s) 。

它的作用过程如下图:






F  ,S 或 I - 我该如何选择?

测量平均值时  ,S 计权更适用于测量快速波动的信号 。 F 计权适合不会突变的信号 。 具体该使用哪个  ,通常在标准中会说明 。 脉冲计权用在有尖锐脉冲噪声的场合  ,比如测量焰火或枪声 。

eq  ,max  ,PK 又是什么?

eq 代表能量的平均  ,即一段时间的平均值  ,前面的内容中b体育网登录入口已经做过介绍  ,这里不再赘述 。

max 和 PK 分别代表最大值和峰值(peak) 。 很多人都以为它们是一个意思  ,其实不然 。 b体育网登录入口还是看图 。




蓝色曲线表示测量时间内的 LAF  ,这段时间内 LAF 的最大值就是 LAFmax  ,它会一直维持在最高峰的那个值  ,后面的数据只要不超过它  ,它就会一直不变 。
同样的情况也适用于 LCPK 和 LCPKmax  ,最大值会一直保持不变  ,直到被新的数据超过  ,而峰值是随着时间不断变大变小的 。
 
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