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声功率和声强(3) — 基于声压测量的声功率测试

作者:  来源:海德声科  发布时间:2024-04-12  浏览:9

      本文为声功率与声强系列文章的第三部分(第一部分请查看《声功率和声强(1)— 名词解释》,第二部分请查看《声功率和声强(2)— 意义及测定方法》)。

主要内容为基于声压测量的声功率测定方法。

     1、测量面的定义

      要基于声压测量来测定声功率,首先必须定义一个测量面。测量面是一个假设的包络面,在其上进行声压测量。测量面需要完全包围测试对象或与声反射闭合表面

起包围测试对象(例如混凝土地面可视作反射面,包络面可不用包含地面)。理论上,测量面与被测物体之间的距离是日娴墓俜阶產pp獾模嗬氡徊馕锾宓木嗬朐酱螅徊饷婢驮

大,这也是计算声功率时要考虑的因素之一。

      测量包络面可以是日娴墓俜阶產pp庑巫矗纾⒎教濉肭蚧蛘卟饬棵娓姹徊舛韵蟮穆掷

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      在自由场中通过测量声压来确定声功率,通常使用半球面。半球的优点是可以通过相对较少的测点包络被测对象来确定声功率。根据ISO 3744,建议至少使用10个麦克风测

点,麦克风布点的原则是每个麦克风分配相等的半球表面积。

      如果不同测点间的声压差值过大,则必须增加传声器的数量。

      2、声功率的测定

      为了测定声功率,首先要在自由场中包围声源的测量面S上若干点(1到N)处测量声压级Lp,通过声压级测量值来计算声功率级Lw:

该公式由两部分组成:第一项对不同测点麦克风的贡献进行能量平均,计算dB值。对不同测点位置的声压进行平均,可以得到一个代表整个测试对象的声压。在第二项中,测量

S的大小与参考面S0相除,同样也转换成dB值。考虑测量包络面尺寸,使得声功率级的计算不受测量麦克风与被测量对象之间距离的影响。

     3、测量包络面尺寸的影响

     测量包络面越大,意味着被测物体与测量传声器之间的距离越大。这导致测量到的声压较低,因此方程第一项的值较低。然而,增大的测量面会使得第二项值变大,对总体结果

幅值进行了补偿。

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     测量包络面越小,被测物体与测量传声器之间的距离越小。这导致测量到的声压更高,因此方程第一项的值也更高。然而,较小的测量面使得第二项值变小,对总体结果幅值进行

补偿。

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      4、精度等级

     各种标准(如ISO 3744)规定了严格的测试步骤。根据现有的测量设备和测试过程中测量条件的不同,分成了不同的测量精度等级。1级精度(精密级)具有最多的测试要求,3级精

(简易级)作为简易测量方法。

     5、修正值

     为了消除测试外部影响,使声功率测量结果具有可比性,在计算中需要通过修正因子进行修正。通过这种方式,修正背景噪声和测试房间等对结果造成的影响。此外还必须考虑环境条

件(例如低温)造成的影响。ISO 3744中使用的修正因子K0、K1和K2就是为了分别实现这三项修正的目的。

      大气修正值K0

      这个修正系数对大气环境的影响进行修正。为此,必须测量测试过程中的大气压力和温度,然后根据测量结果确定K0的dB数值。

      背景噪声修正值K1

      为了确定频率相关的修正值K1,必须在测试对象不工作的情况下进行背景噪声测量,测量得到背景噪声水平。如果背景噪声值与测试对象工作时噪声值相比过高,则必须使用K1进行修

正。背景噪声包括空气噪声、结构噪声和测试设备的电噪声。

     环境修正值K2

     与频率相关的修正值K2考虑了影响声压测量的环境因素(例如,房间不必要的反射和吸声)。




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