声学测量基础 2014

黄色表示正在 搜索校准器发 出的信号
50
www.bksv.com
校准过程
红色表示正在执行校准
右面的提示仅出现在传感 器没有给出序列号时
51
www.bksv.com
目录

传声器 声级计 声学测量中要考虑到的实际因素


校准
如何选择传声器
52
www.bksv.com
www.bksv.com -> Product->Transducer->Acoustic
人耳构造
21
www.bksv.com
位置效应：基底膜的不同位置对于不同频率的声音敏感
22
www.bksv.com
40dB的等响曲线和A计权

40dB的等响曲线 （ 1000Hz归一化 到0dB）

40dB等响曲线的 倒数和A-计权曲线 的对比
23
www.bksv.com
频率计权曲线
24
www.bksv.com



56
www.bksv.com
频率和波长
声音的感知
16
www.bksv.com
不同声源的频率范围
17
www.bksv.com
可听频率范围
18
www.bksv.com
波长和频率
19
www.bksv.com
声学基本概念
定义 dB的转换 声场 dB ± dB
频率和波长
声音的感知
20
www.bksv.com
35
www.bksv.com
有效值和峰值
Peak 脉冲噪声需测量
36
www.bksv.com
连续积分平均等效Leq
Leq可以认为是与原始波动信号在测量周期内具有相同能量的 一个连续噪声信号
– T是测量时间 – p(t)为瞬时声压 – P0为参考声压 (20 μPa)
37
www.bksv.com
典型的Pulse声学测量系统
p2 Lp 10 log 10 2 po
po 2 105 N / m2
2Pa

P
r1
Li 10 log 10
Io 1 pW / m2
I I0
声功率级
W p2 4r 2 c
Lw 10 log 10
Wo 1 pW
W Wo
6
www.bksv.com
声能、热能参数类比
对于 94 dB = 1 Pa，则膜片移动
31
www.bksv.com
制造
I was born in a state of the art clean room!
32
www.bksv.com
目录

传声器 声级计 声学测量的实际因素


校准
如何选择传声器
34
www.bksv.com
声级计 —》手持式分析仪2250、2270
小结

声压的参考值为2×10-5帕


人的听力范围为130dB
dB不能进行直接相减，而是需要根据能量关系和公式进行运算，亦 可以通过查表进行

介绍了可听声的频率范围和波长 使用滤波器进行频谱分析 声音的感知和A、B、C、D计权的背景
25
www.bksv.com
第二部分 声学测量仪器
第二部分目录
3560B/C/D前端
七芯LEMO电缆 4190型传声器 +2669型前置放大器
PULSE软件设置要点： 1、Microphone通道属性中输入方 式要选Preamp 2、极化电压 pol根据传声器校准卡片上信 息决定
点对点直连网线
3560B/C/D前端
十芯LEMO电缆
PULSE软件设置要点： 1、Microphone通道属性中输入 方式要选Preamp 2、极化 电压pol要根据传声器校准 卡片上信息决定
100 Mbit LAN
Accelerometer 手持式振动校准器
PULSE Front-end
Frequency = 159.2 Hz w = 1000 rad/sec Acceleration =1.02 g i.e. 10 ms-2
49
www.bksv.com
Calibrator Setting校准器参数设置,一般默认即可
声学测量基础
2013年11月12-13日 广州
Filename
第一部分：声学基本概念
定义 dB的转换 声场 dB ± dB
频率和波长
声音的感知
2
www.bksv.com
声音是什么？

声音是Fra Baidu bibliotek波，从物体表面辐射的声能推动周围的弹性介质来传播，空气、水、 固体都可作为媒介，图中弹簧代表介质。
53
www.bksv.com
54
www.bksv.com
如果您筛选出多个型号，则可以点击”compare“比较它们的差异 并可以直接点击链接访问产品资料
www.bksv.com Content
55
传感器保养中的注意点

当把传感器连接到其他设备时，确保所有 设备处于关闭状态 仔细操作传声器并且让膜片远离灰尘和其 他物体 绝不触摸传声器膜片 决不在前端电源打开的时候安装传声器 当连接传声器、延长电缆和输入端口的时 候一定要细心 不要将仪器暴露在过度潮湿、过冷和过热 的环境中，请在干燥的地方加以保存，推 荐使用自带保存盒
12
扩散场
压力场
www.bksv.com
声学基本概念
定义 dB的转换 声场 dB ± dB
频率和波长
声音的感知
13
www.bksv.com
两个同等声源相加
14
www.bksv.com
不同声源dB值的相加
Excel小工具
15
www.bksv.com
声学基本概念
定义 dB的转换 声场 dB ± dB
频率和波长
声音的感知
8
www.bksv.com
引入分贝单位的目的
9
www.bksv.com
分贝的定义
10
www.bksv.com
声学基本概念
定义 dB的转换 声场 dB ± dB
频率和波长
声音的感知
11
www.bksv.com
什么是自由场、扩散场和压力场
自由场
Transducer
Signal conditioning
Digital conversion
Signal processing
Display
48
www.bksv.com
校准连接图
声压级校准器
Microphone Frequency = 1000 Hz Sound Pressure Level = 94 dB re. 20 µPa Input 1 Input 2


校准
如何选择传声器
40
www.bksv.com
传声器的离地高度
41
www.bksv.com
室外测量时传声器位置
42
www.bksv.com
室内测量时传声器位置
43
www.bksv.com
操作者的位置
44
www.bksv.com
传声器安装位置和操作者的影响
45
www.bksv.com
目录
3
www.bksv.com
声压
声能流动
动压力变化 = 声压 (~ 0.01 Pa)
大气(静)压力 ~ 100 000 Pa
Time
4
www.bksv.com
声压
声音测量的是叠加在静态大气压(相当于DC)上的动态压力变化(相当于AC)
5
www.bksv.com
什么是声压级？声强级？声功率级？
以自由场条件为例: P2 P1 r2 声强级 声压级

传声器 声级计 声学测量中要考虑到的实际因素


校准
如何选择传声器
46
www.bksv.com
现场快速系统校准
4231: 94dB@1000Hz 4228: 124dB@250Hz
47
www.bksv.com
准确的测量需要 在测量前、后各进行一次校准

现场校准的目的
– 灵敏度检查 – 整个测量链的检查 – 前、后校准可确定测量前后系统的差异

External polarized 外部极化适用场合
– 高温测量 (over 125 C) – 高稳定性, ；例如作为基准实验室的参考麦克风4180型 – 例如作为工作标准的4190型

外观相似，但可以从麦克风护罩上有无双环来区分
30
www.bksv.com
膜片移动多少呢？
– 举例：直径 12.5 mm的麦克风 – 膜片厚度 5 μm！！！！！ – 膜片和后板之间距离 20 μm – 极化电压 200 V – 灵敏度 50 mV/Pa

传声器 声级计 声学测量的实际因素


校准
如何选择传声器
27
www.bksv.com
电容传声器的原理
28
www.bksv.com
电容传声器的原理
29
www.bksv.com
预极化 vs 外部极化

Pre-polarized 预极化适用场合
– – – – 电池供电设备如2260声级计、2250手持式分析仪 在需要避免200V供电的其他场合 在高湿度环境下预极化麦克风的性能略好于外部极化… 例如4189型
声级计是一个集成设备，它有标准的时间计权和测量参数 Leq是一个噪声在其作用周期内的能量平均，它亦是最重要的测量 参数 更加复杂的仪器则包括Pulse多通道分析系统、根据不同的配置可 以完成更多的测量和分析任务


39
www.bksv.com
目录

传声器 声级计 声学测量中要考虑到的实际因素
声压级、温度都只能代表某点的能 量状况、受环境影响 声功率、热功率代表能量源与环境 无关的特性
声压 p [N/m2 = Pa] Lp [dB]
声功率 P [W]
温度 t [° C]
功率 P [W]
声源
电加热器
7
www.bksv.com
声学基本概念
定义 dB的转换 声场 dB ± dB
点对点直连网线
声强探头
3560B/C/D前端 PULSE软件设置要点： 1、Micphone通道属性中输入 方式要选CCLD 2、极化 电压pol不选
BNC同轴电缆
4189型传声器 +2671型前置放大器
点对点直连网线
38
www.bksv.com
小结

传声器的灵敏度依赖于噪声的入射方向，这就是为什么会有自由场 传声器和随机入射型传声器。传声器放置于声场中会对声场产生影 响并将影响测量结果，这也是为什么会有压力场传声器的原因以及 为什么要对传声器进行修正的原因。