聲校準器法在聲級計頻率計權和頻率響應校準中的應用_宮曼_百度

1、聲校準器法在聲級計頻率計權和頻率響應校準中的應用宮曼(中國艦船研究設計中心,湖北武漢430064摘要:自由聲場法和聲校準器法是校準聲級計頻率計權和頻率響應的兩種方法,通過對這兩種校準方法進行比較,闡明了聲校準器法具有靈活高效、可現(xiàn)場實時、高準確度、易于廣泛普及等優(yōu)點。采用這種校準方法,聲級計可以在較寬的頻率范圍內進行各種頻率計權的現(xiàn)場實時校準,從而進一步有效控制了聲級計測量的準確性和可靠性。關鍵詞:聲校準器;聲級計;頻率計權;校準中圖分類號:TB526文獻標識碼:B文章編號:16745975(2013S20031030引言現(xiàn)在聲級計頻率計權和頻率響應校準大多采用JJG1882002聲級計檢定規(guī)

2、程中的自由聲場法,該規(guī)程是依據(jù)國際電工委員會IEC616721:2002電聲聲級計第一部分:技術要求編制的。目前,丹麥BK公司出品了一款新型的多功能聲校準器是依據(jù)國際電工委員會IEC651標準制造的。它的出現(xiàn)為聲級計頻率計權和頻率響應校準提供了一種更加科學而便捷的校準方法。1校準方法采用JJG1882002聲級計檢定規(guī)程中的自由聲場法對聲級計頻率計權和頻率響應(聲信號進行校準,1級聲級計,頻率計權校準在標稱1/3倍頻程間隔上頻率范圍從10Hz 20kHz,2級聲級計在標稱倍頻程間隔上頻率范圍從20Hz 8kHz。對500Hz及以上頻率,聲信號校準應在自由聲場中進行。對500Hz 以下頻率,聲信

3、號校準可在一個封閉耦合腔中進行。調節(jié)聲源,使實驗室標準傳聲器上產生一個參考聲壓級,然后用聲級計替代實驗室標準傳聲器,調節(jié)至同一參考點,頻率計權是用聲級計計權后測試到的指示聲級減去用實驗室標準傳聲器測試到的沒有頻率計權的聲壓級進行計算的。采用聲校準器法對聲級計頻率計權和頻率響應(聲作者簡介:宮曼(1973,女,工程師,主要從事聲學振動計量測試研究工作。信號進行校準,1級聲級計,頻率計權校準在標稱倍頻程間隔上頻率范圍從31.5Hz 16kHz(另外增加12.5kHz,2級聲級計在標稱倍頻程間隔上頻率范圍從31.5Hz 8kHz。聲信號校準在模擬自由聲場或壓力場中進行。聲校準器提供穩(wěn)定的線性94dB

4、,104 dB,114dB聲信號,頻率計權是用聲級計計權后測試到的指示聲級減去聲校準器沒有頻率計權的聲壓級校準值進行計算的;在某些情況下,頻率計權是用聲級計計權后測試到的指示聲級減去它的自由場修正值再減去聲校準器沒有頻率計權的聲壓級校準值進行計算的。2校準程序2.1自由聲場法采用JJG1882002聲級計檢定規(guī)程中的自由聲場法對聲級計頻率計權和頻率響應(聲信號進行校準的程序為:1在聲級計提供的頻率計權和頻率響應上,聲信號校準見圖1,圖中標準傳聲器和被檢聲級計相互替換。2聲級計應置于參考級量程和F 時間計權聲級圖1自由聲場法中聲級計頻率計權和頻率響應校準上,也可置于時間平均聲級或聲暴露級上。3如

5、果聲級計具備C計權或Z計權,則聲信號校準優(yōu)先在C計權或Z計權上進行,其次使用A計權。4對1級聲級計,頻率計權校準在標稱1/3倍頻程間隔上頻率范圍從10Hz 20kHz,對2級聲級計在標稱倍頻程間隔上頻率范圍從20Hz 8kHz。對500 Hz及以上頻率,聲信號校準應在自由聲場中進行,在自由聲場的試驗設備(或消聲室中,400Hz以上頻率的聲信號應是正弦平面行波。對500Hz以下頻率,聲信號校準可在一個封閉耦合腔中進行。5在500Hz和500Hz以上的每個校準頻率上,調節(jié)聲源的輸出,使實驗室標準傳聲器上產生一個參考聲壓級,如果在所有校準頻率上不能保持這個聲壓級,可以使用別的聲壓級,但對實際聲壓級與

6、參考聲壓級之間的差值應予修正。記錄沒有頻率計權的聲壓級和所有聲信號的調節(jié)。6當聲級計替代實驗室標準傳聲器時,聲級計上傳聲器的參考點應與實驗室標準傳聲器參考點原先的位置相同,聲音應從規(guī)定的參考方向上到達傳聲器,在每個校準頻率上,聲源產生的聲壓級應與實驗室標準傳聲器測量時的相同,記錄在每個校準頻率上聲級計指示的信號級。7在每個校準頻率上,頻率計權是按照從聲級計的指示聲級減去用實驗室標準傳聲器測試到的沒有頻率計權時的聲壓級進行計算的。8在400Hz和400Hz以下頻率范圍內,聲級計的傳聲器和實驗室標準傳聲器應插入封閉聲耦合腔中,記錄聲級計測量的聲級和用實驗室標準傳聲器測量的沒有頻率計權的聲壓級(如有

7、風罩,校準時應從傳聲器上移去風罩。當A計權校準下降至10Hz時,聲級計的線性工作范圍應大于70dB,如需要的話,可改變級量程控制器。A計權校準在下降至最低頻率時,其聲級指示至少大于標稱測量范圍下限以上5dB。9在500Hz以下的頻率計權是按照從聲級計的指示聲級減去用實驗室標準傳聲器測量到的沒有頻率計權時的聲壓級進行計算。在低頻段,傳聲器插入封閉聲耦合腔中的壓力場響應可假定為等效自由場響應或無規(guī)入射響應,但應考慮耦合腔中的聲場與傳聲器插口的位置。2.2聲校準器法采用聲校準器法對聲級計頻率計權和頻率響應(聲信號進行校準時,多功能聲校準器聲信號的校準方式見圖2 。圖2聲校準器法頻率計權和頻率響應校準

8、方式用4226多功能聲校準器進行聲級計頻率計權和頻率響應(聲信號的校準環(huán)境要求如下:當環(huán)境溫度為20、大氣壓為1013hPa時, 4226的校準結果不需要修正。當4226產生頻率1000Hz、聲壓級94dB的聲信號時,環(huán)境溫度和大氣壓相對于標準環(huán)境溫度為20、大氣壓為1013hPa各自的系數(shù)為:+0.002dB/從10 +50+0.00055dB/hPa從650 1080hPa由于系數(shù)非常小,在通常的室內環(huán)境下、頻率在4 kHz以下時,環(huán)境對聲級計校準結果的影響可以忽略。根據(jù)不同情況,用4226多功能校準器進行聲級計頻率計權和頻率響應的校準程序如下:1校準前需進行的準備工作在適用于1/2英寸傳

9、聲器的DP0681和1/4英寸傳聲器的DP0781中,選擇合適的模具安裝在4226的耦合器上;將聲級計的傳聲器置于4226的耦合器內;打開4226,檢查電池狀態(tài);確保被校準的聲級計與外部噪聲和振動隔離。2傳聲器型號已被列出的聲級計頻率計權和頻率響應校準將型號已被列出的聲級計的傳聲器置于4226的耦合器內?！癮”:用于4129、4130和4176型傳聲器;“b”:用于4155和4165型傳聲器;“c”:用于4133、4134、4147和4149型傳聲器。打開4226,設置聲級計頻率響應校準所需要的模擬聲場?！皦毫觥?裝入4180型壓力場響應傳聲器可直接使用;“自由場”:用于型號已被列出的傳聲器

10、和IEC聲級計,記住聲級計的聲波入射方式應設置為“前沿”。將4226的功能打到“校準”,在“94lin.”,“104lin.”或“114lin.”中選擇耦合腔內所需的聲壓級。對于頻率響應校準,在31.5Hz 16kHz(另外增加12.5kHz倍頻程頻率范圍內耦合腔中將產生一個不變的模擬自由場聲壓級。打開4226,用頻率步進按鈕在31.5Hz 16 kHz(另外增加12.5kHz倍頻程頻率范圍內選擇所需的頻率,當頻率旁的信號燈持續(xù)亮(不閃時,表明信號已穩(wěn)定下來,聲級計將測量到該信號。在31.5Hz 16kHz(另外增加12.5kHz倍頻程頻率范圍內的頻率計權是按從聲級計的指示聲級減去4226多功

11、能校準器沒有頻率計權時的聲壓級校準值進行計算的。在固定頻率上的準確度級(lin:壓力場(參考1kHz31.5 125Hz0.15dB250 500Hz0.10dB2 4kHz0.15dB8kHz0.25dB12.5 16kHz0.5dB等效于0自由場(參考1kHz31.5 125Hz0.2dB250 500Hz0.1dB2kHz0.2dB4kHz0.3dB8kHz0.5dB16kHz1.5dB3傳聲器型號未被列出的聲級計頻率計權和頻率響應校準傳聲器型號未被列出的聲級計頻率計權和頻率響應校準所需的模擬聲場設置為“壓力場”。已知該型傳聲器準確的校準曲線,它將指出對于每個所選頻率4226測量結果的自

12、由場修正值。將4226的功能打到“校準”,在“94lin.”,“104lin.”或“114lin.”中選擇耦合腔內所需的聲壓級。對于頻率響應校準,在31.5Hz 16kHz(另外增加12.5kHz倍頻程頻率范圍內耦合腔中將產生一個不變的模擬壓力場聲壓級。打開4226,用頻率步進按鈕在31.5Hz 16kHz(另外增加12.5kHz倍頻程頻率范圍內選擇所需的頻率,當頻率旁的信號燈持續(xù)亮(不閃時,表明信號已穩(wěn)定下來,聲級計將測量到該信號。在31.5Hz 16kHz(另外增加12.5kHz倍頻程頻率范圍內的頻率計權是按從聲級計的指示聲級減去它的自由場修正值再減去4226多功能校準器沒有頻率計權時的聲

13、壓級校準值進行計算的。3小結在自由聲場法中聲級計頻率計權和頻率響應校準所使用的儀器有:正弦信號發(fā)生器、聲源、功率放大器、交直流電壓表、標準電容傳聲器、前置放大器、測量放大器、低頻聲耦合腔、攝像頭和顯示器,另外還需要一個自由聲場的試驗設備(或消聲室。由于校準步驟復雜,校準周期較長,自由聲場的試驗設備(或消聲室體積龐大,加上整套系統(tǒng)造價昂貴,無法隨時隨地對聲級計頻率計權和頻率響應進行校準,難以廣泛普及。聲校準器法僅需要一個輕巧便攜的多功能聲校準器,隨時都可以對聲級計頻率計權和頻率響應進行精確而迅速的校準。校準步驟簡單,且校準周期短,校準系統(tǒng)僅需一個聲校準器,整套系統(tǒng)造價低。由于它輕便而且高效,可現(xiàn)場實時、高準確度地對聲級計頻率計權和頻率響應進行校準,普及起來也比較容易。在聲級計的計量工作中,經常會發(fā)現(xiàn)某些聲級計單頻信號校準很準確,一旦在較寬的頻率范圍內對其進行各種頻率計權校準時,某些頻段和頻率計權的偏差已遠遠超過了允差范圍,如果用這種聲級計進行測量,那這些測量都是不可靠的。而且,這種情況在使用較頻繁和使用年限較長的聲級計中,更是頗為常見。如果采用聲校準器法,在