聲級計是測量噪聲常用的儀器。聲級計是根據(jù)標準和國家標準按照一定的頻率計權(quán)和時間計權(quán)測量聲壓級的儀器,適用于機器噪聲、職業(yè)噪聲、環(huán)境保護、建筑聲學等各種聲學的測量。
聲級計的基本構(gòu)造及原理
聲級計的構(gòu)成部分一般分為:傳聲器、前置放大器、衰減器、計權(quán)放大器、有效值檢波器、A/D、CPU、數(shù)字指示器、電源、打印機等。
傳聲器:是用來把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號的換能器,在聲級計中一般使用測試電容傳聲器,它具有性能穩(wěn)定、動態(tài)范圍寬、頻響平直、體積小等特點。
前置放大器:主要作用是進行阻抗變換,由于電容傳聲器電容量很小,內(nèi)阻很高,而后級衰減器和放大器輸入阻抗不是太高,因此中間需要加前置放大器進行阻抗變換。
衰減器:將大的信號衰減,提高測量范圍。
計權(quán)放大器:將微弱信號放大,按要求進行頻率計權(quán)(頻率濾波)。
有效值檢波器:將交流信號檢波整流成直流信號,直流信號大小與交流信號有效值成比例。檢波器要有一定的時間計權(quán)特性,在指數(shù)時間計權(quán)聲級測量中,“F”特性時間常數(shù)為0.125 s,“S”特性時間常數(shù)為1 s。
A/D:將模擬信號變換成數(shù)字信號,以便進行數(shù)字指示或送CPU進行計算、處理。
CPU:微處理器(單片機),對測量值進行計算、處理。
數(shù)字指示器:以數(shù)字形式直接指示被測聲級的分貝數(shù),讀數(shù)更加直觀。
電源:一般是DC/DC,將供電電源(電池)進行電壓變換及穩(wěn)壓后,供給各部分電路工作。
打印機:打印測量結(jié)果,通常使用微型打印機
聲級計的選型
市場上的聲級計種類繁多,功能不一,那我們該如何選擇一款合適的聲級計呢?可以從以下幾個方面進行選擇:
精度等級
聲級計按照精度等級不同,分為1級精度和2級精度。1級與2級的區(qū)別主要在大允許誤差、工作溫度范圍和頻率范圍不同,1級聲級計精度高于2級。雖然一般情況下選用2級聲級計就可滿足測量要求,但是選用1級聲級計的越來越多,在我國環(huán)境噪聲規(guī)范中規(guī)定,當噪聲A聲級低于35 dB時,要求使用滿足1級精度的聲級計。
應用功能
按照功能不同聲級計可分為測量指數(shù)時間計權(quán)的常規(guī)聲級計;測量時間平均聲級的積分平均聲級計;測量聲暴露的積分聲級計;另外具有噪聲統(tǒng)計分析功能的稱為噪聲統(tǒng)計分析儀;具有采集功能的稱為噪聲采集器(記錄式聲級計);具有頻譜分析功能的稱為頻譜分析儀,目前常用的有1/1 OCT和1/3 OCT兩種頻譜分析儀;集多種功能于一體的稱為多功能聲級計。
如單純測量噪聲A聲級,只需選擇常規(guī)聲級計。如需測量環(huán)境噪聲,由于環(huán)境噪聲起伏較大,常常需要測量時間平均聲級或叫等效聲級;又例如在測量噪聲敏感建筑物室內(nèi)噪聲(主要是低頻噪聲)時,還需測量中心頻率為31.5 Hz、63 Hz、125 Hz、250 Hz和500 Hz的倍頻帶聲壓級,就需要選用具有倍頻程頻譜功能的1級聲級計。
測量范圍
聲級計的測量范圍是聲級計的主要技術(shù)指標,這個技術(shù)指標在某種程度上代表了該產(chǎn)品的技術(shù)先進性,一般希望測量范圍越寬越好。聲級計的測量上限由聲級計的大不失真聲級決定的,一般能達到130 dB;如果需要測量高聲壓級(例如172 dB),就需要選用配置高聲壓傳聲器。聲級計的測量下限跟聲級計本身的自生噪聲有很大關(guān)系,如果測低聲級噪聲,選用配置高靈敏度傳聲器的聲級計。
接口
目前的聲級計一般都含有RS232、USB等接口,用于連接到微型打印機或計算機,用戶可以根據(jù)測試需要選擇。還有些聲級計具有無線傳輸功能,如果測量時測試人員需要與被測環(huán)境之間有一段距離,那么選擇帶有無線功能的聲級計就合適不過了。
證書
我國市場監(jiān)管總局去年發(fā)布實施強制管理的計量器具目錄的公告(2019年第48號),將用于環(huán)境監(jiān)測的聲級計列入強制管理的計量器具目錄,實行P+V監(jiān)管方式,要求(新產(chǎn)品)辦理型式批準(P),而且使用中應接受強制檢定(V)。
用戶選擇一款聲級計時一定要提前了解生產(chǎn)廠家是否已經(jīng)取得了該款聲級計的型式批準證書(CPA)。用戶使用中的聲級計只有由計量部門出具檢定證書并得出合格結(jié)論及準確度等級且在有效期(一年)內(nèi)才能正常使用,如果只出具校準證書或檢測報告,則不能證明聲級計性能是符合GB/T 3785.1-2010(IEC 61672-1:2013)的要求的。《公告》還規(guī)定2020年11月1日后未取得型式批準證書的,責令停止制造、銷售和進口,并依照有關(guān)規(guī)定給予處罰。
對于其它用途的聲級計,根據(jù)國家標準要求也應按GB/T 3785.2《電聲學 聲級計 第2部分:型式評價試驗》進行型式評價試驗,獲得型式評價證書并予公示,否則由于周期試驗的范圍有限,即便周期試驗的結(jié)果符合GB/T 3785.3的所有相關(guān)要求, 也不能做出符合聲級計性能要求的結(jié)論。
配套校準器
聲級計在使用過程中需要使用聲校準器進行聲校準,聲校準器往往作為聲級計的配套儀器,成為聲級計的組成部分。聲校準器應滿足GB/T 15173對1級或2級聲校準器的要求,1級聲級計需使用1級聲校準器校準,2級聲級計需使用2級或1級聲校準器校準。需要注意的是有些聲校準器受海拔高度影響(主要是大氣密度影響)較大,需要作修正,或者選用氣壓影響較小的聲校準器,以免影響測量準確度。
常用國家標準對聲級計的選用
01
職業(yè)衛(wèi)生噪聲測量
標準:GBZ GBZ/T 189.8 《 工作場所物理因素測量 第8部分 噪聲》和GB/T 21230-2014/ ISO 9612:2009《聲學 職業(yè)噪聲暴露的測定 工程法》
要求:噪聲測量的儀器為2級或以上聲級計、積分聲級計或個人噪聲劑量計,具有A、 C計權(quán),“S(慢)”檔和 “Peak(峰值)”檔。固定的工作崗位選用聲級計,流動的工作崗位優(yōu)先選用個體噪聲劑量計。測量前應對儀器進行校準。GB/T 21230-2014中規(guī)定在溫度非常低或噪聲以高頻為主的情況下測量時,優(yōu)選使用1級儀器,聲校準器應滿足1級要求。
02
機床電器噪聲測量
標準:JB/T 10046-2017《機床電器噪聲的限值及測定方法》
要求:選用滿足GB/T 3785.1-2010標準規(guī)定的1級聲級計,具有A頻率計權(quán)。測量前后應用準確度優(yōu)于±0.3 dB的聲校準器在測試頻率范圍內(nèi)的一個或多個頻率點上對整個測量系統(tǒng)進行校準。
03
聲環(huán)境質(zhì)量的測量
標準:GB 3096-2008 《聲環(huán)境質(zhì)量標準》
要求:測量儀器精度為2型及2型以上的積分平均聲級計或環(huán)境噪聲自動監(jiān)測儀器,其性能要符合GB 3785和GB/T 17181(兩個標準合并修訂為GB/T 3785)的規(guī)定,并定期校驗。測量前后聲校準器校準示值偏差不得大于0.5 dB。
04
工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲測量
標準:GB 12348-2008 《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》
要求:測量儀器為積分平均聲級計或環(huán)境噪聲自動監(jiān)測儀器,其性能應不低于GB 3785和GB/T 17181(兩個標準合并修訂為GB/T 3785)對2型儀器的要求。測量35 dB以下的噪聲應使用1型聲級計;當需要進行噪聲的頻譜分析時,儀器性能應符合GB/T 3241中對濾波器的要求。
05
建筑施工廠界環(huán)境噪聲測量
標準:GB12523-2011《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》
要求:測量儀器為積分平均聲級計或環(huán)境噪聲自動監(jiān)測儀器,其性能應不低于GB/T 17181(已與GB 3785合并修訂為GB/T 3785)對2型儀器的要求。
06
社會生活環(huán)境噪聲測量
標準:GB 22337-2008《社會生活環(huán)境噪聲排放標準》
要求:測量儀器為積分平均聲級計或環(huán)境噪聲自動監(jiān)測儀器,其性能應不低于GB 3785和GB/T 17181(兩個標準合并修訂為GB/T 3785)對2型儀器的要求。測量35 dB以下的噪聲應使用1型聲級計;當需要進行噪聲的頻譜分析時,儀器性能應符合GB/T 3241中對濾波器的要求。
07
鐵路邊界噪聲測量
標準:GB 12525-1990《鐵路邊界噪聲限值及測量方法》
要求:測量儀器應符合GB 3785(已與GB/T 17181合并修訂為GB/T 3785)中規(guī)定的2型或2型以上的積分聲級計或其他相同精度的測量儀器。
08
機場周圍飛機噪聲測量
標準:GB 9661-88《機場周圍飛機噪聲測量方法》
要求:測量儀器精度不低于2型的聲級計或機場噪聲監(jiān)測系統(tǒng)及其他適當儀器。聲級計的性能要符合GB 3785(已與GB/T 17181合并修訂為GB/T 3785)的規(guī)定。
09
汽車車內(nèi)噪聲測量
標準:GB/T18697-2002《汽車車內(nèi)噪聲測量方法》
要求:使用1型聲級計和倍頻程或1/3倍頻程濾波器。“快”特性,測量A聲級LPA,附加專項測量中在所選擇的測點上進行頻譜分析,測量值用倍頻程或1/3倍頻程聲壓級表示,頻率范圍至少覆蓋45 Hz到11200 Hz范圍(倍頻程濾波器中心頻率63 Hz~8 kHz,1/3倍頻程濾波器中心頻率50 Hz~10 kHz),應優(yōu)先采用1/3倍頻程聲壓級。
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