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声强仪

[拼音]:shengqiangyi

[外文]:sound intensity meter

一种能直接测量空气中声和噪声的声强的仪器。是20世纪70年代开始由于实际需要而发展起来的一种很有用的声学测量仪器。此仪器的测量原理也能用于测量液体中的声强。

媒质中某点上某指向方向r 的声强是单位时间内通过该点与方向r垂直的单位面积的平均声能,即

式中p为瞬时声压,μr为瞬时质点速度在r方向的分量,T为周期的整数倍或长得不影响计算结果的时间。由于瞬时质点速度μr难以测量,故以往测量声强,都是在自由场和选场平面波的条件下进行的,此时质点速度与声压同相,且有μ=p/ρс,则声强为

式中pe为声压的有效值。实际上此条件是很难得到充分满足的,况且在多声源的情况下,即使条件满足,上式也不成立。但若根据运动方程

若用两传声器测间隔为Δr(Δrλ)的A、B两处声压pA、pB之差与Δr之比近似代表该处的声压梯度以表示质点速度,并以pA、pB的平均值表示该处的声压,即

则有

声强仪的测量原理就是以这个公式为基础的,目前此仪器有三种类型

声强计

这是应用模拟量计算技术以获得声强级的仪器,它仅给出线性、A计权或其他计权的声强级,因而它可以像声级计那样做成便携式的声强计。此仪器的典型方框图如图1所示。图中+、-、×和∫分别表示加、减、乘和积分过程。

实时声强分析仪

这是应用数字滤波技术,通过以1/3 倍频程滤波器归一化的双数字滤波器组获得实时声强分析的仪器,它如同实时声分析仪那样最终在显示器上显示声强谱图。此仪器的结构基本上与声强计相同,此处只是运用数字技术,以数字滤波器及运算代替模拟滤波器及运算。图2为此仪器的典型框图。

声强分析仪

此仪器测量声强是通过测量两声压pA、pB的互功率谱得到的。对一稳定的随机信号,可对pA、pB进行傅里叶变换,可得声强为

式中Im[GAB]为pA和pB的互功率谱的虚部。声强分析可先应用相关器测量互功率谱,再通过 FFT分析仪进行分析,也可以先用双通道磁带记录仪录下pA、pB信号,然后用计算机或专用的双通道FFT分析仪进行分析。

用此类声强仪测量声强时不受环境条件限制,可在任何声场中进行测量,也可进行近场测量。用此仪器测量声源功率时,可以排除同时存在的其他无关声源对测量的影响,此声强仪还可用作声定位仪以寻找声源的位置。该仪器的测量频率范围因受Δrλ的限制,故存在一高频限,一般为10kHz左右,同样还存在低频限,约为125Hz。

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