分貝儀:噪聲測量儀器-中文百科頻道

科技名詞定義

中文名稱：分貝儀

英文名聲：decibel meter

基本介紹

分貝儀又叫聲級計，噪音計。

分貝儀是最基本的噪聲測量儀器。它是種電子儀器，但又不同于電壓表等客觀電子儀表。在把聲信号轉換成電信号時，可以模拟人耳對聲波反應速度的時間特性；對高低頻有不同靈敏度的頻率特性以及不同響度時改變頻率特性的強度特性。因此，聲級計是一種主觀性的電子儀器。

工作原理

由傳聲器将聲音轉換成電信号，再由前置放大器變換阻抗，使傳聲器與衰減器匹配。放大器将輸出信号加到計權網絡，對信号進行頻率計權 ( 或外接濾波器 ) ，然後再經衰減器及放大器将信号放大到一定的幅值，送到有效值檢波器 ( 或外按電平記錄儀 ) ，在顯示器上給出噪聲聲級的數值。

1 ）傳聲器是把聲壓信号轉變為電壓信号的裝置，也稱之為話筒，它是聲級計的傳感器。常見的傳聲器有晶體式、駐極體式、動圈式和電容式數種。

1.1 動圈式傳聲器由振動膜片、可動線圈、永久磁鐵和變壓器等組成。振動膜片受到聲波壓力以後開始振動，并帶動着和它裝在一起的可動線圈在磁場内振動以産生感應電流。該電流根據振動膜片受到聲波壓力的大小而變化。聲壓越大，産生的電流就越大，聲壓越小，産生的電流也越小。

1.2 電容式傳聲器主要由金屬膜片和靠得很近的金屬電極組成，實質上是一個平闆電容。金屬膜片與金屬電極構成了平闆電容的兩個極闆，當膜片受到聲壓作用時，膜片便發生變形，使兩個極闆之間的距離發生了變化，于是改變了電容量，位測量電路中的電壓也發生了變化，實現了将聲壓信号轉變為電壓信号的作用。電容式傳聲器是聲學測量中比較理想的傳聲器，具有動态範圍大、頻率響應平直、靈敏度高和在一般測量環境下穩定性好等優點，因而應用廣泛。由于電容式傳聲器輸出阻抗很高，因而需要通過前置放大器進行阻抗變換，前置放大器裝在聲級計内部靠近安裝電容式傳聲器的部位。

2 ）放大器

一般采用兩級放大器，即輸入放大器和輸出放大器，其作用是将微弱的電信号放大。輸入衰減器和輸出衰減器是用來改變輸入信号的衰減量和輸出信号衰減量的，以便使表頭指針指在适當的位置。輸入放大器使用的哀減器調節範圍為測量低端，輸出放大器使用的衰減器調節範圍為測量高端。許多聲級計的高低端以 70dB 為界限。

3 ）計權網絡

為了模拟人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級計内設有一種能夠模拟人耳的聽覺特性，把電信号修正為與聽感近似值的網絡，這種網絡叫作計權網絡。通過計權網絡測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級（叫線性聲壓級），而是經過聽感修正的聲壓級，叫作計權聲級或噪聲級。

計權（又叫加權）參數是在對頻響曲線進行了一些加權處理後測得的參數，以區别于平直頻響狀态下的不計權參數。例如信噪比，按照定義，我們在額定的信号電平下測出噪聲電平（可以是功率，也可以是電壓、電流），額定電平與噪聲電平之比就是信噪比，如果是分貝值，則計算二者之差。這是不計權信噪比。不過，由于人耳對各頻段噪聲的感知能力是不一樣的，對 3kHz 左右的中頻最靈敏，對低頻和高頻則差一些，因此不計權信噪比未必與人耳對噪聲大小的主觀感覺能很好的吻哈。

如何将測量值與主觀聽感統一起來呢？于是就有了均衡網絡，或者叫加權網絡，對低頻和高頻都加以适度的衰減，這樣中頻便更突出。把這種加權網絡接在被測器材和測量儀器之間，于是器材中頻噪聲的影響就會被該網絡“放大”，換言之，對聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權重，此時測得的信噪比就叫計權信噪比，它可以更真實地反映人的主觀聽感。

根據所使用的計權網不同，分别稱為 A 聲級、 B 聲級和 C 聲級，單位記作 dB(A) 、 dB(B) 和 dB(C) 。 A 計權聲級是模拟人耳對 55dB 以下低強度噪聲的頻率特性， B 計權聲級是模拟 55dB 到 85dB 的中等強度噪聲的頻率特性， C 計權聲級是模拟高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差别是對噪聲低頻成分的衰減程度， A 衰減最多， B 次之， C 最少。 A 計權聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測量中應用最廣泛的一種 , 許多與噪聲有關的國家規範都是按 A 聲級作為指标的，但由于A計權所依據的燈響曲線經過多次修正後發生了很大的變化，A計權的地位也正逐漸下降，目前比較流行的計權标準包括NR，NC燈标準。

4 ）檢波器和顯示器

檢波器作用是把迅速變化的電壓信号轉變成變化較慢的直流電壓信号。這個直流電壓的大小要正比于輸入信号的大小。根據測量的需要，檢波器有峰值檢波器、平均值檢波器和均方根值檢波器之分。峰值檢波器能給出一定時間間隔中的最大值，平均值檢波器能在一定時間間隔中測量其絕對平均值。脈沖聲需要測量它的峰值外，在多數的噪聲測量中均是采用均方根值檢波器。

均方根值檢波器能對交流信号進行平方、平均和開方，得出電壓的均方根值，最後将均方根電壓信号輸送到指示表頭。目前，測量噪聲用的聲級計，表頭響應按靈敏度可分為四種：

(1) “慢”。顯示器時間常數為 1000 ms ，—般用于測量穩态噪聲，測得的數值為有效值。

(2) ”快”。顯示器時間常數為 125ms ，一般用于測量波動較大的不穩态噪聲和交通運輸噪聲等。快檔接近人耳對聲音的反應。

(3) “脈沖或脈沖保持”。顯示上升時間為 35ms ，用于測量持續時間較長的脈沖噪聲，如沖床、按錘等，測得的數值為最大有效值。

(4) “峰值保持”。顯示上升時間小于 20ms ．用于測量持續時間很短的脈沖聲，如槍、炮和爆炸聲，測得的數值是峰值．即最大值。