高声压测量方案
高噪声对人及设备有较大的破坏力。达到120db的噪声级，即使短时间也会对人造成性听力损伤；超过135 db时，会使电子仪器发生故障；超过150 db时，元器件可能损坏。在特强噪声作用下，会使材料或结构产生疲劳而断裂——声疲劳现象。
人们平常接触到的噪声级一般相对较低，所以常规声级计在设计时，其测量范围一般覆盖在20db~140db之间。随着我国大型机械、等的发展，对高声级的测量需求越来越多；为了解决高声压测量的需要，下面主要从传声器、前置放大器、信号调理及信号分析仪几方面对高声压测量时的设备配置给出建议。
1、传声器选择
传声器做为一个声电换能器，此处，需要特别关注传声器的动态范围和灵敏度。动态范围标明了传声器的可测量声压范围；灵敏度单位为mv/pa,标明声压与电压的转换关系。测量范围与灵敏度一般成反比关系。
根据尺寸来分，电容传声器一般分为1’’，1/2’’，1/4’’，1/8’’；尺寸越大，其灵敏度往往越高，测量上限越低，而频率范围也相应降低。在常规的声级测量中，我们一般选择1/2’’话筒，保证了常规的声级测量范围级频响范围。而在做低声级测量时，往往选择1’’话筒，灵敏度高，较小的声压转化出较大的电压；由于高灵敏度，后端测量设备的本底电噪声等效的声压降低，从而保证了低声级测量的精度。而高声级测量时，一般选用1/4’’话筒，保证较高的测量上较低的输出电压；当然，此时测量下限会受影响。1/8’’话筒，在实际测量中使用较少。
下图为我公司常用的话筒，其灵敏度、测量范围及高声压时等效输出电压。
型号
尺寸
灵敏度
(mv/pa)
动态范围
(db)
频率范围
（hz）
输出电压
@测量上限
awa14411
1’’
100
10~133
10~16 k
8.9 vrms@133 db
awa14423
1/2’’
50
16~146
10~20 k
20 vrms @146 db
awa14435
1/4’’
4
40~172
10~40 k
32 vrms @172 db
上表中动态范围以20μpa为参考0db，动态上传声器失真小于3%
2、前置放大器
传声器的输出阻抗非常高，必须使用前置放大器做阻抗变换，方能与后端测量设备匹配。高声压测量时，传声器转换的等效电压比较高，因此要求前置放大器要在较高的电压输入时保持线性。
一般情况，前置放大器可工作在一个比较宽的电源电压范围内，其线性工作区随着电源电压的变化而变化，但小于电源电压范围。为了保证高声压信号的测量，需要选择一个支持高高压供电，同时线性工作区电压与电源电压相差不多的前置放大器。当然，频响范围、输入电容、输入阻抗、传输损失等基本指标在选择时也要关注。
以下为我公司前置放大器主要参数，其中awa14600e型前置放大器可支持40vrms的信号传输，可支持高声压信号的测量。
型号
尺寸
电源电压
工作输出电压
极化电压
输出接口
awa14600e
1/2’’
28v~150v或
±14v~±75v
10vrms@60v供电
40vrms@150v供电
支持
lemo
awa14601e
1/2’’
9v~45v
7vrms @30v供电
不支持
x9
awa14614e
1/4’’
2ma~20ma 30v
5vrms@30v供电
不支持
bnc
3、信号调理器
信号调理器的主要作用是给前置放大器提供电源，并对信号做相应的放大处理，以与后端的信号分析仪的输入匹配。
信号分析仪一般内置信号调理器，但其主要为常规测量设计，测量上限一般不大于10v，供给前置放大器的电源电压也偏低，无法支持前置放大器工作在较高的线性范围内。因此，高声级测量时，需要一个能提供较高电源电压，并可对前置放大器输出信号做一定衰减的信号调理器。
为配合awa4600e型前置放大器工作，我公司开发了awa1710型前置极电源，其主要指标如下：
1
工作电压
dc +12v
2
前置级供电电压
±60v（±1v）
3
前置级供电电流
≤15 ma
4
量程
0db量程 0±0.05db
-20db量程-20±0.05db
5
输入电压（@1khz）
直接输入 60vrms
配awa14600 40vrms
6
本机噪声(10hz~20khz)
-20db量程 a≤3 μv; c≤4 μv;z≤5 μv
7
极化电压
200v（±1v）
4、信号分析仪
信号分析仪主要对信号做相应的处理分析，常规的处理方法有滤波、总值、频谱、时间历程、色谱图、瀑布图等，丰富的后端处理软件是对信号测量的后期保证。
awa6290型信号分析仪，有完善的后端处理软件；同时，它内置的信号调理单元可同时为多路前置放大器提供±30v的电源，输入电压20vrms，并提供200v极化电压。当选用灵敏度为5mv/pa的传声器单元时，可直接配合awa14600e前置极保证160db声压级的测量。
如下为整套的声信号采集配置清单，可实现从10db~170db范围的声信号采集及分析，大家可根据需要选择配置。
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1、传声器选择
传声器做为一个声电换能器，此处，需要特别关注传声器的动态范围和灵敏度。动态范围标明了传声器的可测量声压范围；灵敏度单位为mv/pa,标明声压与电压的转换关系。测量范围与灵敏度一般成反比关系。
根据尺寸来分，电容传声器一般分为1’’，1/2’’，1/4’’，1/8’’；尺寸越大，其灵敏度往往越高，测量上限越低，而频率范围也相应降低。在常规的声级测量中，我们一般选择1/2’’话筒，保证了常规的声级测量范围级频响范围。而在做低声级测量时，往往选择1’’话筒，灵敏度高，较小的声压转化出较大的电压；由于高灵敏度，后端测量设备的本底电噪声等效的声压降低，从而保证了低声级测量的精度。而高声级测量时，一般选用1/4’’话筒，保证较高的测量上较低的输出电压；当然，此时测量下限会受影响。1/8’’话筒，在实际测量中使用较少。
下图为我公司常用的话筒，其灵敏度、测量范围及高声压时等效输出电压。
型号
尺寸
灵敏度
(mv/pa)
动态范围
(db)
频率范围
（hz）
输出电压
@测量上限
awa14411
1’’
100
10~133
10~16 k
8.9 vrms@133 db
awa14423
1/2’’
50
16~146
10~20 k
20 vrms @146 db
awa14435
1/4’’
4
40~172
10~40 k
32 vrms @172 db
上表中动态范围以20μpa为参考0db，动态上传声器失真小于3%
2、前置放大器
传声器的输出阻抗非常高，必须使用前置放大器做阻抗变换，方能与后端测量设备匹配。高声压测量时，传声器转换的等效电压比较高，因此要求前置放大器要在较高的电压输入时保持线性。
一般情况，前置放大器可工作在一个比较宽的电源电压范围内，其线性工作区随着电源电压的变化而变化，但小于电源电压范围。为了保证高声压信号的测量，需要选择一个支持高高压供电，同时线性工作区电压与电源电压相差不多的前置放大器。当然，频响范围、输入电容、输入阻抗、传输损失等基本指标在选择时也要关注。
以下为我公司前置放大器主要参数，其中awa14600e型前置放大器可支持40vrms的信号传输，可支持高声压信号的测量。
型号
尺寸
电源电压
工作输出电压
极化电压
输出接口
awa14600e
1/2’’
28v~150v或
±14v~±75v
10vrms@60v供电
40vrms@150v供电
支持
lemo
awa14601e
1/2’’
9v~45v
7vrms @30v供电
不支持
x9
awa14614e
1/4’’
2ma~20ma 30v
5vrms@30v供电
不支持
bnc
3、信号调理器
信号调理器的主要作用是给前置放大器提供电源，并对信号做相应的放大处理，以与后端的信号分析仪的输入匹配。
信号分析仪一般内置信号调理器，但其主要为常规测量设计，测量上限一般不大于10v，供给前置放大器的电源电压也偏低，无法支持前置放大器工作在较高的线性范围内。因此，高声级测量时，需要一个能提供较高电源电压，并可对前置放大器输出信号做一定衰减的信号调理器。
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1
工作电压
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2
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3
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≤15 ma
4
量程
0db量程 0±0.05db
-20db量程-20±0.05db
5
输入电压（@1khz）
直接输入 60vrms
配awa14600 40vrms
6
本机噪声(10hz~20khz)
-20db量程 a≤3 μv; c≤4 μv;z≤5 μv
7
极化电压
200v（±1v）
4、信号分析仪
信号分析仪主要对信号做相应的处理分析，常规的处理方法有滤波、总值、频谱、时间历程、色谱图、瀑布图等，丰富的后端处理软件是对信号测量的后期保证。
awa6290型信号分析仪，有完善的后端处理软件；同时，它内置的信号调理单元可同时为多路前置放大器提供±30v的电源，输入电压20vrms，并提供200v极化电压。当选用灵敏度为5mv/pa的传声器单元时，可直接配合awa14600e前置极保证160db声压级的测量。
如下为整套的声信号采集配置清单，可实现从10db~170db范围的声信号采集及分析，大家可根据需要选择配置。
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AHAI6256-2A多功能积分统计型声级计测量范围
总结高低温交变湿热试验箱的正确使用方法
切割排污泵：高效排污的“利器”
Q347F46蜗轮固定式衬氟法兰球阀之产品主要特性
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