首先，我們先從相關(guān)概念學(xué)起。

 

聲音是一種振動(dòng)波。聲音通過(guò)空氣傳播、被我們聽(tīng)到，本質(zhì)上就是空氣分子的振動(dòng)傳到了耳朵里，引發(fā)鼓膜的振動(dòng)。所以，聲音的大小，其實(shí)反映的是這種振動(dòng)的強(qiáng)度。

 

頻率就是物體在一秒鐘之內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，單位是赫茲，字母Hz。也可以理解為頻率是每秒經(jīng)過(guò)一給定點(diǎn)的聲波數(shù)量。其實(shí)頻率就是我們認(rèn)為的聲音的音高。頻率在20 Hz~20000 Hz之間的波，才是可以被人耳識(shí)別的聲音。高于這個(gè)范圍的波稱為超聲波；低于這一范圍的波稱為次聲波。

 

由于空氣振動(dòng)會(huì)引起大氣壓強(qiáng)的變化，所以確切地說(shuō)，我們應(yīng)該用壓強(qiáng)變化的程度來(lái)描述一個(gè)聲音的大小，這就是“聲壓”的概念，它的單位是Pa。但從可以聽(tīng)到的強(qiáng)度最小的聲音，到強(qiáng)度大到能夠引起痛覺(jué)的聲音，聲壓強(qiáng)度的絕對(duì)值相差一千萬(wàn)億倍。顯然，用聲強(qiáng)的絕對(duì)值表示聲音的大小是不方便的，所以就用到我們后面的聲級(jí)。

 

聲級(jí)簡(jiǎn)單理解就是聲級(jí)是聲壓級(jí)，即聲壓所處的一個(gè)級(jí)別，是人們對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺(jué)相一致的物理量，單位為分貝。按專業(yè)來(lái)說(shuō)聲級(jí)是聲音經(jīng)過(guò)聲級(jí)計(jì)中不同而設(shè)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)（特殊電路）修正過(guò)的總聲壓級(jí)值。近似于人耳對(duì)聲音各頻率成分感覺(jué)程度綜合成的總聲壓級(jí)數(shù)值。所以聲級(jí)一般也叫計(jì)權(quán)聲級(jí)。

 

分貝為兩個(gè)數(shù)值的對(duì)數(shù)比率，這兩個(gè)數(shù)值分別是測(cè)量值和參考值（也稱為基準(zhǔn)值）。“分貝”并不反映聲音的絕對(duì)響度，它是以某一個(gè)聲音為基準(zhǔn)，描述聲音響度的相對(duì)關(guān)系。我們將某一個(gè)聲壓值定義為“標(biāo)準(zhǔn)值”（0分貝），這是一個(gè)固定的值；任何一個(gè)聲音，都和這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相除，取結(jié)果的對(duì)數(shù)（以10為底），再乘以20，這樣算出來(lái)的就是這個(gè)聲音的分貝。

 

從物理定義而言，振幅和頻率上無(wú)規(guī)律的震蕩稱之為噪聲。從環(huán)境保護(hù)角度而論，凡是人們所不需要的聲音統(tǒng)稱為噪聲。

 

在了解了一些基本概念的情況下讓我們開(kāi)始學(xué)習(xí)專用的概念吧。
 

 

為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺(jué)的評(píng)價(jià)量，有關(guān)人員在噪聲測(cè)量?jī)x器——聲級(jí)計(jì)中設(shè)計(jì)了一種特殊濾波器，叫計(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)，已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)，而叫計(jì)權(quán)聲壓級(jí)或計(jì)權(quán)聲級(jí)，也習(xí)慣簡(jiǎn)稱為聲級(jí)。

 

聲級(jí)計(jì)的頻率計(jì)權(quán)通常有A、B、C、D計(jì)權(quán)，這是為了模擬人耳聽(tīng)覺(jué)在不同頻率處有不同的靈敏度而在聲級(jí)計(jì)的電路內(nèi)設(shè)計(jì)的不同的計(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)叫做計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，如A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，也稱A聲級(jí)；不通過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的稱為線性聲壓級(jí)，目前用Z計(jì)權(quán)聲壓級(jí)表示。

 

A計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì)55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性；B計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬55dB到85dB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)度噪聲的頻率特性；D計(jì)權(quán)聲級(jí)是對(duì)噪聲參量的模擬，專用于飛機(jī)噪聲的測(cè)量。

 

幾乎所有環(huán)境和工作場(chǎng)所噪聲測(cè)量都需要A計(jì)權(quán)，這在國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和指南中都有規(guī)定。A計(jì)權(quán)濾波覆蓋了10Hz至20kHz的整個(gè)音頻范圍。A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是使用廣泛的頻率計(jì)權(quán)，B、C計(jì)權(quán)很少使用。

 

 

在現(xiàn)實(shí)生活中，噪聲種類繁多，包括穩(wěn)態(tài)噪聲、瞬態(tài)噪聲以及脈沖噪聲等，針對(duì)不同噪聲測(cè)量又引入了時(shí)間計(jì)權(quán)。時(shí)間計(jì)權(quán)實(shí)際上是對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行時(shí)間平均。通常時(shí)間平均特性包含四種方式，即“快” （Fast）檔、“慢”（Slow）檔、“脈沖”（Impulse）檔和“峰值保持”（Peak）檔。

 

（1）對(duì)于連續(xù)的聲音信號(hào)，通常用“快”檔和“慢”檔計(jì)權(quán)。“快”檔計(jì)權(quán)的時(shí)間常數(shù)為125ms，一般用于測(cè)量波動(dòng)較大的不穩(wěn)態(tài)噪聲和交通運(yùn)輸噪聲等。快檔接近人耳對(duì)聲音的反應(yīng)。“慢”檔計(jì)權(quán)的時(shí)間常數(shù)為1000ms，—般用于測(cè)量穩(wěn)態(tài)噪聲，測(cè)得的數(shù)值為有效值。對(duì)于穩(wěn)態(tài)的連續(xù)聲音信號(hào)，兩種計(jì)權(quán)方式?jīng)]有明顯差異。但如果被測(cè)聲音波動(dòng)較大，由于計(jì)權(quán)時(shí)間長(zhǎng)短不一樣，則用“慢檔”計(jì)權(quán)得到的結(jié)果更穩(wěn)定。但是由于平均時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使峰值與峰谷測(cè)量產(chǎn)生誤差。因此，為了準(zhǔn)確地了解信號(hào)的實(shí)時(shí)變化，宜用“快”檔計(jì)權(quán)（快檔接近人耳對(duì)聲音的反應(yīng)，隔聲室的本底噪聲測(cè)量時(shí)宜選用快檔、A計(jì)權(quán)）。

 

（2）“脈沖”檔時(shí)間常數(shù)為35ms，用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的脈沖噪聲，如沖床、按錘等，測(cè)得的數(shù)值為最大有效值。“峰值保持”的時(shí)間常數(shù)小于20ms，用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間很短的脈沖聲，如槍、炮和爆炸聲，測(cè)得的數(shù)值是峰值即最大值。

 

 

時(shí)間計(jì)權(quán)通常用于聲級(jí)計(jì)測(cè)量中與頻率計(jì)權(quán)配合使用，才能使測(cè)量結(jié)果在一定程度上反映出人耳的主觀感受特性。

 

 

理解了上面的聲級(jí)和計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，聲級(jí)計(jì)就比較好理解了，就是應(yīng)用計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量噪聲的儀器，測(cè)出來(lái)的數(shù)值就是聲級(jí)的數(shù)值，單位為分貝。

 

聲級(jí)計(jì)是最基本的噪聲測(cè)量?jī)x器，它是一種電子儀器，但又不同于電壓表等客觀電子儀表。在把聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)時(shí)，可以模擬人耳對(duì)聲波反應(yīng)速度的時(shí)間特性；有不同靈敏度的特性以及不同響度時(shí)改變特性的強(qiáng)度特性。聲級(jí)計(jì)是一種主觀性的電子儀器。

 

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3785.1-2010、IEC 61672-1:2013，聲級(jí)計(jì)按照精度，分為1級(jí)聲級(jí)計(jì)和2級(jí)聲級(jí)計(jì)，1級(jí)和2級(jí)聲級(jí)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)有相同的設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要是最大允許誤差、工作溫度范圍和頻率范圍不同，2級(jí)要求的最大允差大于1級(jí)。2級(jí)聲級(jí)計(jì)的工作溫度范圍0℃~40 ℃，1級(jí)為-10℃~50℃。2級(jí)的頻率范圍一般為20Hz~8kHz，1級(jí)的頻率范圍為10Hz~20kHz。

 

聲級(jí)計(jì)的工作原理如下：

聲級(jí)計(jì)由傳聲器、前置放大器、信號(hào)處理器和顯示屏組成。傳聲器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為等效的電信號(hào)。適合于聲級(jí)計(jì)的傳聲器類型是電容式傳聲器，其精度、穩(wěn)定性和可靠性都很高。傳聲器產(chǎn)生的電信號(hào)很弱，所以先用前置放大器對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)，然后再由主處理器進(jìn)行處理。信號(hào)處理包括按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（例如IEC 61672-1，聲級(jí)計(jì)符合該標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)。
 

 

傳聲器是把聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的裝置，就是我們所說(shuō)的話筒，它是聲級(jí)計(jì)的傳感器。常見(jiàn)的傳聲器有晶體式、駐極體式、動(dòng)圈式和電容式數(shù)種。

 

1）動(dòng)圈式傳聲器由振動(dòng)膜片、可動(dòng)線圈和變壓器等組成。振動(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)膜片受到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。

 

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(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)，膜片便發(fā)生變形，使兩個(gè)極板之間的距離發(fā)生了變化，于是改變了電容量，位測(cè)量電路中的電壓也發(fā)生了變化，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)境下穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。由于電容式傳聲器輸出阻抗很高，因而需要通過(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聲器的部位。

 

雖然知識(shí)點(diǎn)眾多，但總結(jié)以上學(xué)習(xí)點(diǎn)，其實(shí)幾點(diǎn)是我們需要關(guān)注的：環(huán)境監(jiān)測(cè)的頻率計(jì)權(quán)基本為A計(jì)權(quán)，頻率計(jì)權(quán)與時(shí)間計(jì)權(quán)是配合使用的，聲級(jí)計(jì)的傳聲器為電容式麥克風(fēng)。下面附圖各類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲等效聲級(jí)限值供大家參考，方便設(shè)定使用環(huán)境的報(bào)警限值。