聲強測量儀在行波場中的檢定

　　聲強是指聲能量流的強度和方向的矢量。聲強的大小是聲場中某一單位時間垂直于質(zhì)點速度方向的單位面積的聲能。聲強測量儀是一種測量空氣介質(zhì)中聲強在探頭軸線方向的的儀器。通過多點聲強測量，可以獲得聲源附近某一平面的聲能流強度分布，從而研究聲源的輻射特性。聲源的聲功率級也可以通過聲強測量來測量。

　　聲強測量儀由聲強探頭和聲強處理器兩部分組成，聲強探頭采用一對相隔一定距離的聲壓傳聲器。聲強測量儀應(yīng)給出聲強和聲壓的倍頻程或1/3倍頻程譜，并提供A計權(quán)功能。聲強儀有兩個精度等級:1級和2級，對1級的要求比2級更嚴(yán)格。在聲強儀的使用中，通常使用聲強校準(zhǔn)器進行自校準(zhǔn)。校準(zhǔn)器模擬聲強探頭兩個傳聲器上的聲壓和相位差，通常與某個聲強探頭配合使用。由于這是一種模擬方法，校準(zhǔn)器模擬的聲強的準(zhǔn)確性需要單獨檢定。

　　這里采用直接的檢定方法，在空間中產(chǎn)生聲強已知的聲場，用被檢定的聲強儀進行測量，比較測量結(jié)果，確定被檢定聲強儀的測量偏差。

　　檢定的內(nèi)容和原則。

　　聲強測量儀需要檢定的內(nèi)容主要是聲強級和聲壓級測量值各1/3倍頻帶的偏差，以及聲壓-殘余聲強指數(shù)。當(dāng)聲強探頭的軸線垂直于聲強方向時，聲強分量應(yīng)為零，因為聲強垂直方向沒有聲能傳播。但由于聲強探頭的兩個傳聲器和放大通道的相位特性不完全一致，聲強儀會測量一定的聲強值，這個聲強值的讀數(shù)稱為殘余聲強，與聲壓級成正比。當(dāng)聲壓-殘余聲強指數(shù)被定義為聲強探頭的兩個傳聲器受到相同粉紅噪聲的作用時，測得的聲壓級與殘余聲強級之差。該指數(shù)通常以1/3倍頻程譜的形式給出。聲壓-殘余聲強指數(shù)越大，聲強儀對垂直于探頭軸的聲波的抑制能力越強，方向性越好。

　　在平面行波場中，聲強的方向與行波相同，聲強的大小與聲壓的大小有以下關(guān)系:

　　在公式中，LI為聲強級，單位為db；LP為聲壓級，單位為db；k為400kg/(m-s)；∩為媒體密度，單位為kg/m；c為聲速，單位為m/s。當(dāng)溫度為23℃，大氣壓為101.3kPa，相對濕度為50%時：

　　檢定聲強級和聲壓級偏差。

　　測量聲強儀聲強級和聲壓級偏差的試驗裝置。在消聲室中，揚聲器箱的遠場可以類似于平面波，聲強探頭的軸線與聲波的傳播方向一致。探頭方向反轉(zhuǎn)180°，可測量反向聲強分量。標(biāo)準(zhǔn)傳聲器放置在聲強探頭附近，測量放大器是高精度放大器。通過比較標(biāo)準(zhǔn)傳聲器和測量放大器測得的聲壓級和聲強儀測得的聲壓級，可以得到聲強儀的聲壓級測量偏差。通過聲強儀測得的聲強級與聲強級的大小關(guān)系來計算聲強級，可以得到聲強級測量的偏差。

　　根據(jù)IEC1043的標(biāo)準(zhǔn)，一級和二級聲強儀的聲強和聲壓測量允差應(yīng)符合表1的值。

　　檢定聲壓-殘余聲強指數(shù)級。

　　將粉紅色噪聲信號發(fā)生器的輸出信號直接輸入功率放大器，去除聲強探頭的隔離柱，并將兩個傳聲器緊密相連。聲強探頭靠近聲源中軸線，距聲源中心約2m。使聲強探頭軸垂直于入射聲波的方向，使兩個傳聲器接收到相同的聲壓信號。

　　用檢定的聲強測量儀測量聲壓級和聲強級，中心頻率分別為50Hz至6.3kHz。此時，測得的聲壓級減去聲強級是聲壓-殘余聲強指數(shù)。根據(jù)IEC1043的標(biāo)準(zhǔn)，1級和2級聲強儀的聲壓-殘余聲強指數(shù)應(yīng)符合表2的值。

　　表2聲強儀聲壓-殘余聲強指數(shù)的最低要求(隔離柱:25毫米)結(jié)論

　　根據(jù)聲強級與聲強級與聲壓級的關(guān)系，檢定聲強儀的聲強級與聲壓級測量的偏差，檢定聲強儀的聲壓-殘余聲強指數(shù)是一種可行的方法。該方法用于聲強儀的定型鑒定和首次檢定。