聲級(jí)計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理

聲級(jí)計(jì)是一種能把工業(yè)噪聲、生活噪聲和交通噪聲等，按人耳聽(tīng)覺(jué)特性近似地測(cè)定其噪聲級(jí)的儀器。噪聲級(jí)是指用聲級(jí)計(jì)測(cè)得的并經(jīng)過(guò)聽(tīng)感修正的聲壓級(jí)（ dB）或響度級(jí)（phon）。根據(jù)聲級(jí)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)量1000Hz純音所表現(xiàn)的精度，60年代國(guó)際上把聲級(jí)計(jì)分為兩類(lèi)，一類(lèi)叫精密聲級(jí)計(jì)，一類(lèi)叫普通。我國(guó)也采用這種方法。 70年代以來(lái)，有些國(guó)家推出四類(lèi)分法，即分為0型、1型、2型和3型。它們的精度分別為±0.4dB、±0.7dB、±1.0dB和±1.5dB。根據(jù)聲級(jí)計(jì)所用電源不同，還可分為交流式和用干電池的直流式聲級(jí)計(jì)兩類(lèi)，后者也可以成為便攜式。便攜式具有體積小、質(zhì)量輕和現(xiàn)場(chǎng)使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

一般由傳聲器、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器、指示表頭和電源等組成。
（1）傳聲器 它是把聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的裝置，也稱(chēng)為話(huà)筒，是的傳感器。常見(jiàn)的傳聲器有晶體式、駐極體式、動(dòng)圈式和電容式等多種形式。
動(dòng)圈式傳感器由振動(dòng)膜片、可動(dòng)線(xiàn)圈、**磁鐵和變壓器等組成。震動(dòng)膜片受到聲波壓力以后開(kāi)始振動(dòng)，并帶動(dòng)著和它裝在一起的可動(dòng)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)內(nèi)振動(dòng)，以產(chǎn)生感應(yīng)電流。該電流根據(jù)振動(dòng)膜片受的聲波壓力的大小而變化。聲壓越大，產(chǎn)生的電流就越大；聲壓越小，產(chǎn)生的電流也越小。
電容式傳感器主要由金屬膜片和靠的很近的金屬電極組成，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平板電容。金屬膜片與金屬電極構(gòu)成了平板電容的兩個(gè)極板。當(dāng)膜片受到聲壓作用時(shí)，膜片發(fā)生變形，使兩個(gè)極板之間的距離發(fā)生了變化，電容量也發(fā)生變化，從而產(chǎn)生交變電壓，其波形在傳聲器線(xiàn)性范圍內(nèi)與聲壓級(jí)形成比例，實(shí)現(xiàn)了將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的作用。
電容式傳聲器是聲學(xué)測(cè)量中比較理想的傳聲器，具有動(dòng)態(tài)范圍大、頻率響應(yīng)平直、靈敏度高和在一般測(cè)量環(huán)境中穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。由于電容式傳感器輸出阻抗很高，因此需要通過(guò)前置放大器進(jìn)行阻抗變換，前置放大器裝在聲級(jí)計(jì)內(nèi)部靠近安裝電容式傳感器的部位。

（2）放大器和衰減器  目前流行的許多國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口的在放大電路中都采用兩級(jí)放大器，即輸入放大器和輸出放大器，其作用是將微弱的電信號(hào)放大。輸入衰減器和輸出衰減器是用來(lái)改變輸入信號(hào)的衰減量和輸出信號(hào)的衰減量的，以便使表頭指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?，其每一擋的衰減量為 10分貝。輸入放大器使用的衰減器調(diào)節(jié)范圍為測(cè)量底端（如0~70分貝），輸出放大器使用的衰減器調(diào)節(jié)范圍為測(cè)量**（70~120分貝）。輸入和輸出兩個(gè)衰減器的刻度盤(pán)常做成不同顏色，目前以黑色與透明配對(duì)多。由于許多聲級(jí)計(jì)的高、底以 70分貝為界限，故在旋轉(zhuǎn)時(shí)要防止超過(guò)界限，以免損壞裝置。

（3）計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)  為了模擬人耳聽(tīng)覺(jué)在不同頻率有不同的靈敏性，在內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽(tīng)覺(jué)特性，把電信號(hào)修正為與聽(tīng)覺(jué)近似的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)叫做計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)，已不再是客觀(guān)物理量的聲壓級(jí)（叫線(xiàn)性聲壓級(jí)），而是經(jīng)過(guò)聽(tīng)感修正的聲壓級(jí)，叫做計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲級(jí)。
計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)一般有A、B、C三種。A計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì)55分貝以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性；B計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬55~85分貝的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性；C計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的特性。三者的區(qū)別是對(duì)噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減*多，B次之，C*少。A計(jì)權(quán)聲級(jí)由于其特性曲線(xiàn)接近于人耳的聽(tīng)感特性，因此是目前世界上噪聲測(cè)量中應(yīng)用*廣泛的一種， B、C已逐漸不用。
從聲級(jí)計(jì)上得出的噪聲級(jí)讀數(shù)，必須注明測(cè)量條件。

（4）檢波器和指示表頭  為了使經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)通過(guò)表頭顯示出來(lái)，還需要有檢波器，以便把迅速變化的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成變化較慢的直流電壓信號(hào)。這個(gè)直流電壓的大小要正比于輸入信號(hào)的大小。根據(jù)測(cè)量的需要，檢波器有峰值檢波器、平均值檢波器黑均方根值檢波器之分。峰值檢波器能給出一定時(shí)間間隔的**值，平均值檢波器能在一定時(shí)間間隔中測(cè)量其**平均值。除了像槍炮聲那樣的脈沖聲需要測(cè)量他的峰值外，在多數(shù)的測(cè)量中均采用方根值檢波器。
均方根值檢波器能對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行平方、平均和開(kāi)方，得出電壓的均方根值，**將均方根電壓信號(hào)輸送到指示表頭。指示表頭是一只電表，只要對(duì)其刻度進(jìn)行一定的標(biāo)定，就可從表頭上直讀出噪聲級(jí)的分貝值聲級(jí)計(jì)表頭阻尼一般都有“快”和“慢”兩個(gè)擋。“快”擋的平均時(shí)間為 0.27s，很接近于人耳聽(tīng)覺(jué)器官的生理平均時(shí)間；“慢”擋的平均時(shí)間為 1.05s。當(dāng)對(duì)穩(wěn)態(tài)噪聲進(jìn)行測(cè)量或需要記錄聲級(jí)變化過(guò)程時(shí)，使用“快”擋比較合適；在被測(cè)噪聲的波動(dòng)比較大時(shí)，使用“慢”擋比較合適。
為適應(yīng)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的需要聲級(jí)計(jì)一般都有三角支架，以便視需要將固定在三角支架上。
面板上一般還備有一些插孔這些插孔如果與便攜式倍頻帶濾波器相連，可組成小型現(xiàn)場(chǎng)使用的簡(jiǎn)易頻譜分析系統(tǒng)；如果與錄音機(jī)組合，則可以把現(xiàn)場(chǎng)噪聲錄制在磁帶上儲(chǔ)存下來(lái)，待以后再進(jìn)行更詳細(xì)的研究；如果與示波器組合，則可觀(guān)察到聲壓變化的波形，并可用照相機(jī)將波形攝制下來(lái)；還可以把分析儀、記錄儀等儀器與聲級(jí)計(jì)組合、配套使用，這要根據(jù)測(cè)試條件和測(cè)試要求而定.