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聲壓級(jí)中的時(shí)間計(jì)權(quán)
發(fā)布日期:2019-04-15 瀏覽量:2256次
大家都知道,聲壓是通過(guò)偵測(cè)聲音導(dǎo)致的氣壓變化來(lái)測(cè)量的。

電容式麥克風(fēng)頭中的金屬膜是聲電轉(zhuǎn)換的核心
對(duì)于常見(jiàn)的聲源,如音樂(lè),演講或環(huán)境噪聲來(lái)說(shuō),這些聲壓級(jí)(SPLs)波動(dòng)極快,要在一個(gè)顯示器上實(shí)時(shí)讀取非常困難。因此,聲級(jí)計(jì)需要對(duì)這種突發(fā)的變化做出抑制,以獲得一個(gè)更加穩(wěn)定的讀數(shù)。這一過(guò)程就是時(shí)間計(jì)權(quán)。

聲級(jí)計(jì)麥克風(fēng)將氣壓變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化
從上圖可以看出,聲級(jí)計(jì)對(duì)信號(hào)的采樣一般都在毫秒級(jí),這樣快速變化的數(shù)據(jù)即便顯示出來(lái)也難以讀取。
快速,慢速時(shí)間計(jì)權(quán)
IEC 61672-1 標(biāo)準(zhǔn)中描述了兩種不同的時(shí)間計(jì)權(quán),快速(F)和慢速(S)。它們顯示的結(jié)果都對(duì)聲壓的突然改變做出過(guò)抑制。
下圖解釋了時(shí)間計(jì)權(quán)的工作過(guò)程。圖中聲源(紅色線)突然由 50 dB 變?yōu)?80 dB,保持 6 秒后又突然降低。

LAF(綠色線)需要約 0.6 秒(激發(fā)時(shí)間/啟動(dòng)時(shí)間)抵達(dá) 80 dB,不到 1 秒(衰減時(shí)間)掉回 50 dB。
LAS (黃色線)反應(yīng)更慢。它需要大約 5 秒才能達(dá)到 80 dB,約 6 秒回落 50 dB。
顯而易見(jiàn),快速計(jì)權(quán)做出響應(yīng)比慢速計(jì)權(quán)更快。在安靜環(huán)境下,一個(gè)很響且持續(xù)的聲音被突然打開(kāi),F(xiàn) 計(jì)權(quán)顯示的聲壓級(jí)大約需要 0.6 秒即可刷新為新聲壓級(jí),而 S 計(jì)權(quán)做出反應(yīng)則需要在約 5 秒之后。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的定義,這些值的得出是通過(guò)時(shí)間常數(shù) t,F(xiàn) 計(jì)權(quán)為 125 毫秒,而 S 計(jì)權(quán)是 1 秒。
若又突然將這個(gè)聲音關(guān)閉,F(xiàn) 計(jì)權(quán)聲壓級(jí)將以 34.7 dB/s 的速率衰減,而對(duì) S 計(jì)權(quán)來(lái)說(shuō),這個(gè)速率是 4.3 dB/s。
但設(shè)想一個(gè)聲音特別短促,甚至 F 計(jì)權(quán)的上升沿還沒(méi)完成動(dòng)作就消失了,豈不是無(wú)法測(cè)量了嗎?

右側(cè)升起的聲音快速消失,F(xiàn) 或 S 計(jì)權(quán)無(wú)法捕捉
聰明的您一定已經(jīng)想到了,再來(lái)個(gè)比 F 計(jì)權(quán)還快的不就行了!
脈沖時(shí)間計(jì)權(quán)
在已經(jīng)廢棄的舊標(biāo)準(zhǔn) IEC 651 中就包括了脈沖時(shí)間計(jì)權(quán)(I),用于分析短促的脈沖聲。相較于 F 和 S 計(jì)權(quán),I 計(jì)權(quán)更加不對(duì)稱,它響應(yīng)聲音的速度很快(時(shí)間常數(shù) t = 35 毫秒),而當(dāng)聲音減小時(shí)它衰減很慢(2.9 dB/s)。
它的作用過(guò)程如下圖:

F,S 或 I - 我該如何選擇?
測(cè)量平均值時(shí),S 計(jì)權(quán)更適用于測(cè)量快速波動(dòng)的信號(hào)。F 計(jì)權(quán)適合不會(huì)突變的信號(hào)。具體該使用哪個(gè),通常在標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)說(shuō)明。脈沖計(jì)權(quán)用在有尖銳脈沖噪聲的場(chǎng)合,比如測(cè)量焰火或槍聲。
eq,max,PK 又是什么?
eq 代表能量的平均,即一段時(shí)間的平均值,前面的內(nèi)容中我們已經(jīng)做過(guò)介紹,這里不再贅述。
max 和 PK 分別代表最大值和峰值(peak)。很多人都以為它們是一個(gè)意思,其實(shí)不然。我們還是看圖。

藍(lán)色曲線表示測(cè)量時(shí)間內(nèi)的 LAF,這段時(shí)間內(nèi) LAF 的最大值就是 LAFmax,它會(huì)一直維持在最高峰的那個(gè)值,后面的數(shù)據(jù)只要不超過(guò)它,它就會(huì)一直不變。
同樣的情況也適用于 LCPK 和 LCPKmax,最大值會(huì)一直保持不變,直到被新的數(shù)據(jù)超過(guò),而峰值是隨著時(shí)間不斷變大變小的。
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