第一章 水声测量
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f0 = fH • fL
恒定百分比带宽滤波器：
f2
f1 2
n
fH =
2
n
1
f0
fL = 2
n
f0
1/3倍频程：
Δ f = f H - f L = 23.1 % f 0
Δ f = f H - f L = 70.7 % f 0
1/1倍频程：
（三）声学量的级及其基准值
1.定义 2.表达式 3.单位 4.常用声学量的级及其基准值 5.表示方法 6.两个声压绝对值之比与其声压级差值的关系 7.用分贝表示测量误差 8.分贝加减法则
5、表示方法
例如：
在空气中某一点声压级值为80dB，则记作
P L p 8 0 d B 0 d B re 2 0 P a
6、两个声压绝对值之比与其声压级差值的关系
7.分贝误差
（1）绝对误差：
某物理量值与其真值之差称绝对误差，它是测量值偏 离真值大小的反映，有时又称真误差。即 绝对误差＝测量值-真值 修正值＝-绝对误差＝真值-测量值 真值＝测量值+修正值 （2）相对误差： 绝对误差与真值的比值称为相对误差或误差率。有 时，两组测量的绝对误差相同，但真值不同，而此时实际 反映了两种不同的准确度。所以采用相对误差就能够清楚 地表示出测量的准确程度。 相对误差=绝对误差/真值=（测量值-真值）/真值 =测量值/真值-1
（1）频程
• 定义：又称为频带，将整个频率范围（视工作要 求而定）分成的若干较小的频段。
（2）倍频程
• 定义：计量两个频率之间间隔或频带宽度的单位。
倍频程是频程的单位
（3）ISO规定
a、1/1倍频程：n=1
fH
b、1/3倍频程：n=1/3
fL = 2
1
c、十倍频程：
fH
fL 23
fH
f L = 10
考虑：对于多个声压级合成问题如何处理？
（2）在考虑背景噪声情况下，测量声场中某 一声源的声压级——分贝的减法
在考虑海洋环境噪声的情况下，测得某一船只的
辐射噪声为 L PC ，海洋环境噪声为 L PN
LP
S
则船只的实际辐射噪声为
。
• 结论： （1）总声压级高于背景噪声声压级10dB，则背 景噪声可忽略。 • 考虑：如何根据测量精度要求确定背景噪声可忽 略的限值？
d、三者之间的关系：
十 倍 1/1
1/3倍频程(3个)
频 频
程（1个） 程（3个）
倍
1Hz 21/3Hz
2Hz
4Hz
8Hz
10Hz
22/3Hz
1Hz 21/3Hz
2Hz
4Hz
8Hz
10Hz
22/3Hz
1:1.25 :1.6 :2 :2.5 :3.15 :4:5 :6.3 :8 :10
中心频率表达式
仿B&K2610（测放）
滤波器
-30~110dB 10μV~30V
输入放大选择 输出放大选择
电源开关 平均时间
前放输入端 校准 输入选择 输入端
输出端
指示端
GOS6051（示波器）
第1章 第2章 第3章
声学测量的基本问题 测量换能器 声学测量基本方法（水声测量）
第一章
声学测量的基本问题
（一）绪论 （二）基本预备知识
（三）声学量的级及其基准值
（四）实验
（一）绪论
1.声学测量技术的发展状况 2.声学测量的内容
3.声学测量的特点
4.参考文献 5.声学测量系统
2声学测量的内容 1.声源特性研究; 2.媒质特性研究; 3.声波发射与接收的研究; 4.测量方法与手段的研究; 5.声学设备的研究。
（3）分贝误差： 表示某一物理量级的测量误差。
L p 2 0 lg 1 + p
如： *真值=1，测量值=0.99，测量值/真值=0.99 百分比误差=-0.01=-1%，分贝误差=-0.09=0.1dB
*真值=1，测量值=1.01，测量值/真值=1.01 百分比误差=0.01=1%，分贝误差=0.09=0.1dB
(2)若取以e为底的自然对数，则其单位为奈培（Np）
X L x ln x x 0 (N P )
4、常用声学量的级及其基准值（GB3238-82）
声压级表达式为
P L p 2 0 lg ( p / p 0 )
其中： p 0 为声压基准值； 在空气中为20μPa； 在水中为1μPa。
触发 信号类型选择及频率、 幅值调整
调整旋钮
触发设置
外触发Baidu Nhomakorabea
输出
扫描等参数设置
YE5871（功放）
输出 输入
100VA，10V-10A 20Hz~30kHz 增益： 高阻抗-8A/V 低阻抗-5V/V
输出电压 电流指示 表盘
增益旋钮 （连续） 阻抗选择
电源开关 参考电压
电流调整
2Hz~200kHz
（四）实验 • 仪器设备认知实验
目的：
掌握声学常用测量仪器的使用方法，并了解声学测量实验 应该满足的条件要求和实验室进行实验时的注意事项。
内容：
学习并掌握各测量仪器的功能、使用方法和注意事项。
要求：
在教师指导下练习仪器设备操作方法。
GFG3015（信号源）
正弦波, 方波, 三角波, 脉 冲波, AM, FM, 扫描功能,
3声学测量的特点 1.环境因素影响大； 2.测量信号复杂； 3.测量空间多样； 4.测量精度低、量值传递误差大； 5.测量频域范围宽； 6.外场实验困难； 7.测量结果多用分贝表示。
5声学测量系统
发射系统
测量介质
接收系统
发射系统：信号源、功率放大器、匹配电路、发射器 接收系统：前置放大器、滤波器、测量放大器、处理器 测量介质：固体、气体、液体
（二）基本预备知识
1.基本概念
2.声学基本物理量及其单位 3.频程与倍频程
1、基本概念 声场参数：
声场、 声压、声强、声功率、声速、
质点振速；
声
波：
纵波、横波、行波、驻波、平面波、 柱面波、球面波；
2、声学基本物理量及其单位
3.频程与倍频程
（1）频程
（2）倍频程 （3）ISO规定 （4）中心频率及倍频程滤波器
8、分贝加减法则 （1）声压级的合成——分贝的加法
如果声场中有两个声源A和B，它们的声压级分别为 L p a
和
Lp
，而它们的声压有效值分别为
b
pa
和
pb
， 则求
。
c
在A、B两声源形成的声场中某点C处声压级
Lp
结论： （1）两个声压级相同的声源同时发声时，其合成 声压级值比一只声源单独发声时形成的声压级只 增加3dB； （2）两个声压级不同的声源同时发声时，其合成 声压级值为两个声压级值中较大的一项加上修正项 即可
声强级表达式为
I LI
1 0 lg I
/ I0
其中： I 0 为声强基准值，在水中为1pw/m2。
分贝
• 人类的耳朵能感应声压的范围很大。 正常的人耳能够听到最微弱的声音叫作听觉阈为20μPa （1000Hz），另一方面，非常噪吵的情况能产生很大的压力 变化，例如一架太空穿梭机在发出最大马力时能在近距离产 生大约 2,000 Pa或2 x 109μPa的噪音。 • 人类的听觉反应是基于声音的相对变化而非绝对的变化。 为了保护听力，声音不能超过90dB；为了保证工作和学 习，声音不能超过70dB ;为了保证休息和睡眠，声音不能超 过20dB。 • 计算方便。 把某些乘除运算变成了加减运算 。 • 直观。 不管是振幅类还是平方类量，变成分贝后它们的量级是 一致的，可以直接进行比较、计算。
声学测量：
研究声学测量技术的科学。包括测量方法和 测量仪器。
声压测量、声强测量、声质点速度测量、频率测 量、加速度测量、传声器和水听器绝对校准、通信系统 检测、语言清晰度测试、听力测量、声波分析、电声仪 器性能评价、房间音质测量等。 近代声学测量的仪器设备有各种声级计、电容传声 器和电子放大记录设备、模拟和数字频谱分析仪、声强 计、加速度计、驻波管等，以及消声室、混响室、隔声 室、高声强实验室、消声水池和混响水池。
1、定义
一个声学量与其同类量的基准值之比的 对数。
2、表达式
L x log r ( x x 0 )
3、单位
声学量级的单位视对数底而定。 (1)若取以10为底的常用对数，则其单位为“贝”（B）, 但实际使用中常取其1/10作为级的单位，即分贝（dB）。
X L x lg( x x 0 )(B ) 10lg( x / x 0 ) dB
恒定百分比带宽滤波器：
f2
f1 2
n
fH =
2
n
1
f0
fL = 2
n
f0
1/3倍频程：
Δ f = f H - f L = 23.1 % f 0
Δ f = f H - f L = 70.7 % f 0
1/1倍频程：
（三）声学量的级及其基准值
1.定义 2.表达式 3.单位 4.常用声学量的级及其基准值 5.表示方法 6.两个声压绝对值之比与其声压级差值的关系 7.用分贝表示测量误差 8.分贝加减法则
5、表示方法
例如：
在空气中某一点声压级值为80dB，则记作
P L p 8 0 d B 0 d B re 2 0 P a
6、两个声压绝对值之比与其声压级差值的关系
7.分贝误差
（1）绝对误差：
某物理量值与其真值之差称绝对误差，它是测量值偏 离真值大小的反映，有时又称真误差。即 绝对误差＝测量值-真值 修正值＝-绝对误差＝真值-测量值 真值＝测量值+修正值 （2）相对误差： 绝对误差与真值的比值称为相对误差或误差率。有 时，两组测量的绝对误差相同，但真值不同，而此时实际 反映了两种不同的准确度。所以采用相对误差就能够清楚 地表示出测量的准确程度。 相对误差=绝对误差/真值=（测量值-真值）/真值 =测量值/真值-1
（1）频程
• 定义：又称为频带，将整个频率范围（视工作要 求而定）分成的若干较小的频段。
（2）倍频程
• 定义：计量两个频率之间间隔或频带宽度的单位。
倍频程是频程的单位
（3）ISO规定
a、1/1倍频程：n=1
fH
b、1/3倍频程：n=1/3
fL = 2
1
c、十倍频程：
fH
fL 23
fH
f L = 10
考虑：对于多个声压级合成问题如何处理？
（2）在考虑背景噪声情况下，测量声场中某 一声源的声压级——分贝的减法
在考虑海洋环境噪声的情况下，测得某一船只的
辐射噪声为 L PC ，海洋环境噪声为 L PN
LP
S
则船只的实际辐射噪声为
。
• 结论： （1）总声压级高于背景噪声声压级10dB，则背 景噪声可忽略。 • 考虑：如何根据测量精度要求确定背景噪声可忽 略的限值？
d、三者之间的关系：
十 倍 1/1
1/3倍频程(3个)
频 频
程（1个） 程（3个）
倍
1Hz 21/3Hz
2Hz
4Hz
8Hz
10Hz
22/3Hz
1Hz 21/3Hz
2Hz
4Hz
8Hz
10Hz
22/3Hz
1:1.25 :1.6 :2 :2.5 :3.15 :4:5 :6.3 :8 :10
中心频率表达式
仿B&K2610（测放）
滤波器
-30~110dB 10μV~30V
输入放大选择 输出放大选择
电源开关 平均时间
前放输入端 校准 输入选择 输入端
输出端
指示端
GOS6051（示波器）
第1章 第2章 第3章
声学测量的基本问题 测量换能器 声学测量基本方法（水声测量）
第一章
声学测量的基本问题
（一）绪论 （二）基本预备知识
（三）声学量的级及其基准值
（四）实验
（一）绪论
1.声学测量技术的发展状况 2.声学测量的内容
3.声学测量的特点
4.参考文献 5.声学测量系统
2声学测量的内容 1.声源特性研究; 2.媒质特性研究; 3.声波发射与接收的研究; 4.测量方法与手段的研究; 5.声学设备的研究。
（3）分贝误差： 表示某一物理量级的测量误差。
L p 2 0 lg 1 + p
如： *真值=1，测量值=0.99，测量值/真值=0.99 百分比误差=-0.01=-1%，分贝误差=-0.09=0.1dB
*真值=1，测量值=1.01，测量值/真值=1.01 百分比误差=0.01=1%，分贝误差=0.09=0.1dB
(2)若取以e为底的自然对数，则其单位为奈培（Np）
X L x ln x x 0 (N P )
4、常用声学量的级及其基准值（GB3238-82）
声压级表达式为
P L p 2 0 lg ( p / p 0 )
其中： p 0 为声压基准值； 在空气中为20μPa； 在水中为1μPa。
触发 信号类型选择及频率、 幅值调整
调整旋钮
触发设置
外触发Baidu Nhomakorabea
输出
扫描等参数设置
YE5871（功放）
输出 输入
100VA，10V-10A 20Hz~30kHz 增益： 高阻抗-8A/V 低阻抗-5V/V
输出电压 电流指示 表盘
增益旋钮 （连续） 阻抗选择
电源开关 参考电压
电流调整
2Hz~200kHz
（四）实验 • 仪器设备认知实验
目的：
掌握声学常用测量仪器的使用方法，并了解声学测量实验 应该满足的条件要求和实验室进行实验时的注意事项。
内容：
学习并掌握各测量仪器的功能、使用方法和注意事项。
要求：
在教师指导下练习仪器设备操作方法。
GFG3015（信号源）
正弦波, 方波, 三角波, 脉 冲波, AM, FM, 扫描功能,
3声学测量的特点 1.环境因素影响大； 2.测量信号复杂； 3.测量空间多样； 4.测量精度低、量值传递误差大； 5.测量频域范围宽； 6.外场实验困难； 7.测量结果多用分贝表示。
5声学测量系统
发射系统
测量介质
接收系统
发射系统：信号源、功率放大器、匹配电路、发射器 接收系统：前置放大器、滤波器、测量放大器、处理器 测量介质：固体、气体、液体
（二）基本预备知识
1.基本概念
2.声学基本物理量及其单位 3.频程与倍频程
1、基本概念 声场参数：
声场、 声压、声强、声功率、声速、
质点振速；
声
波：
纵波、横波、行波、驻波、平面波、 柱面波、球面波；
2、声学基本物理量及其单位
3.频程与倍频程
（1）频程
（2）倍频程 （3）ISO规定 （4）中心频率及倍频程滤波器
8、分贝加减法则 （1）声压级的合成——分贝的加法
如果声场中有两个声源A和B，它们的声压级分别为 L p a
和
Lp
，而它们的声压有效值分别为
b
pa
和
pb
， 则求
。
c
在A、B两声源形成的声场中某点C处声压级
Lp
结论： （1）两个声压级相同的声源同时发声时，其合成 声压级值比一只声源单独发声时形成的声压级只 增加3dB； （2）两个声压级不同的声源同时发声时，其合成 声压级值为两个声压级值中较大的一项加上修正项 即可
声强级表达式为
I LI
1 0 lg I
/ I0
其中： I 0 为声强基准值，在水中为1pw/m2。
分贝
• 人类的耳朵能感应声压的范围很大。 正常的人耳能够听到最微弱的声音叫作听觉阈为20μPa （1000Hz），另一方面，非常噪吵的情况能产生很大的压力 变化，例如一架太空穿梭机在发出最大马力时能在近距离产 生大约 2,000 Pa或2 x 109μPa的噪音。 • 人类的听觉反应是基于声音的相对变化而非绝对的变化。 为了保护听力，声音不能超过90dB；为了保证工作和学 习，声音不能超过70dB ;为了保证休息和睡眠，声音不能超 过20dB。 • 计算方便。 把某些乘除运算变成了加减运算 。 • 直观。 不管是振幅类还是平方类量，变成分贝后它们的量级是 一致的，可以直接进行比较、计算。
声学测量：
研究声学测量技术的科学。包括测量方法和 测量仪器。
声压测量、声强测量、声质点速度测量、频率测 量、加速度测量、传声器和水听器绝对校准、通信系统 检测、语言清晰度测试、听力测量、声波分析、电声仪 器性能评价、房间音质测量等。 近代声学测量的仪器设备有各种声级计、电容传声 器和电子放大记录设备、模拟和数字频谱分析仪、声强 计、加速度计、驻波管等，以及消声室、混响室、隔声 室、高声强实验室、消声水池和混响水池。
1、定义
一个声学量与其同类量的基准值之比的 对数。
2、表达式
L x log r ( x x 0 )
3、单位
声学量级的单位视对数底而定。 (1)若取以10为底的常用对数，则其单位为“贝”（B）, 但实际使用中常取其1/10作为级的单位，即分贝（dB）。
X L x lg( x x 0 )(B ) 10lg( x / x 0 ) dB