
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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