噪声自动测量分析系统

    一、前 言

    随着工业的发展和环境保护及劳动保护科学技术的进步,噪声的危害不仅被人们所认识和重视,而且已在积极设法进行控制。但是,要对噪声进行研究与控制,首先必须按照有关国际标准或国家标准对它进行正确的测量,而要测量又必须要有测量的仪器。声级计一种测量噪声声级高低的常规仪器,它可以应用于环境噪声、机电产品噪声、建筑声学和电磁声学等测量。

    近几年来,随着电子技术工业的发展,现代声学仪器已由过去简单的测量仪器,发展成为应用微机和数字式声级计构成的噪声自动测量分析系统,不仅改善了现场测量条件和减轻测量人员的劳动强度,而且提高了工作效率和测试精度。本文主要在介绍噪声测量原理的基础上,分析利用简单声级计测量噪声的困难,重点论述噪声自动测量分析系统的系统硬件结构及工作原理、系统软件结构及工作过程、系统功能与特点。

    二、噪声测量原理

    噪声测量是在声电换能(即变声信号为电信号)后,采用电测方法实现的。它主要测量噪声的声压级即声级。其定义为:

  Lp=20lgP/P0(1)

    式中 P0—参考声压,其值为2@10-5Pa

    P—被测声压的有效值,单位Pa

    同时又按有关声学理论,被测声压与被测瞬时声压的关系式为:

    式中 p(t)—被测瞬时声压,单位Pa。

    将被测瞬时声压p(t)转换成相应电压u(t)是由声电换能器件即传声器来完成的。

    声电换能的关系式为:

  u(t)=S•p(t) (3)

    式中 S—为传声器的声压灵敏度,现广泛使用的传声器的声压灵敏度为50mV/Pa。

    将(2)、(3)式代入(1)式,整理后得:

  Lp=20lgU+C (4)

    式中为u(t)的有效值;

    C=20lgP0-20lgS,对确定的传声器而言,C为一常数。

    (4)式建立了声压级与传声器输出电压有效值的关系,如按标准规定,对电压U进行模拟人耳特性的时间计权和频率计权处理,则可得到所谓的计权声压级,即声级。

    由上述可知,要实现噪声测量,关键是取决于传声器。现在声级计中使用的传声器,是新型驻极体电容传声器亦称预极化电容传声器,它不仅具有频率范围宽、频响曲线平直、动态范围大、线性好、灵敏度适中以及稳定性高等优点,而且更为重要的是不需另加极化电压,这对于简化电源电路设计、简化绝缘和防潮处理工艺、降低本底噪声、降低生产制造成本、减小仪器体积和减轻重量等方面均带来很大的好处。

    在噪声测量过程中,声电换能的原理,是由于声级作用于传声器的振膜时,振膜随声压的变化而振动,引起振膜与背极板间的距离发生变化,从而使传声器的电容量相应发生了变化,随之引起一个交变电压。其关系式为: