聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x在行波場(chǎng)中的檢定

　　聲強(qiáng)是指聲能量流的強(qiáng)度和方向的矢量。聲強(qiáng)的大小是聲場(chǎng)中某一單位時(shí)間垂直于質(zhì)點(diǎn)速度方向的單位面積的聲能。聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x是一種測(cè)量空氣介質(zhì)中聲強(qiáng)在探頭軸線方向的的儀器。通過(guò)多點(diǎn)聲強(qiáng)測(cè)量，可以獲得聲源附近某一平面的聲能流強(qiáng)度分布，從而研究聲源的輻射特性。聲源的聲功率級(jí)也可以通過(guò)聲強(qiáng)測(cè)量來(lái)測(cè)量。

　　聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x由聲強(qiáng)探頭和聲強(qiáng)處理器兩部分組成，聲強(qiáng)探頭采用一對(duì)相隔一定距離的聲壓傳聲器。聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x應(yīng)給出聲強(qiáng)和聲壓的倍頻程或1/3倍頻程譜，并提供A計(jì)權(quán)功能。聲強(qiáng)儀有兩個(gè)精度等級(jí):1級(jí)和2級(jí)，對(duì)1級(jí)的要求比2級(jí)更嚴(yán)格。在聲強(qiáng)儀的使用中，通常使用聲強(qiáng)校準(zhǔn)器進(jìn)行自校準(zhǔn)。校準(zhǔn)器模擬聲強(qiáng)探頭兩個(gè)傳聲器上的聲壓和相位差，通常與某個(gè)聲強(qiáng)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(qiáng)的準(zhǔn)確性需要單獨(dú)檢定。

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

　　檢定的內(nèi)容和原則。

　　聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x需要檢定的內(nèi)容主要是聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)測(cè)量值各1/3倍頻帶的偏差，以及聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)。當(dāng)聲強(qiáng)探頭的軸線垂直于聲強(qiáng)方向時(shí)，聲強(qiáng)分量應(yīng)為零，因?yàn)槁晱?qiáng)垂直方向沒(méi)有聲能傳播。但由于聲強(qiáng)探頭的兩個(gè)傳聲器和放大通道的相位特性不完全一致，聲強(qiáng)儀會(huì)測(cè)量一定的聲強(qiáng)值，這個(gè)聲強(qiáng)值的讀數(shù)稱(chēng)為殘余聲強(qiáng)，與聲壓級(jí)成正比。當(dāng)聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)被定義為聲強(qiáng)探頭的兩個(gè)傳聲器受到相同粉紅噪聲的作用時(shí)，測(cè)得的聲壓級(jí)與殘余聲強(qiáng)級(jí)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(qiáng)指數(shù)越大，聲強(qiáng)儀對(duì)垂直于探頭軸的聲波的抑制能力越強(qiáng)，方向性越好。

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

　　在公式中，LI為聲強(qiáng)級(jí)，單位為db；LP為聲壓級(jí)，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(duì)濕度為50%時(shí)：

　　檢定聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)偏差。

　　測(cè)量聲強(qiáng)儀聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)偏差的試驗(yàn)裝置。在消聲室中，揚(yáng)聲器箱的遠(yuǎn)場(chǎng)可以類(lèi)似于平面波，聲強(qiáng)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(cè)量反向聲強(qiáng)分量。標(biāo)準(zhǔn)傳聲器放置在聲強(qiáng)探頭附近，測(cè)量放大器是高精度放大器。通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)傳聲器和測(cè)量放大器測(cè)得的聲壓級(jí)和聲強(qiáng)儀測(cè)得的聲壓級(jí)，可以得到聲強(qiáng)儀的聲壓級(jí)測(cè)量偏差。通過(guò)聲強(qiáng)儀測(cè)得的聲強(qiáng)級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)的大小關(guān)系來(lái)計(jì)算聲強(qiáng)級(jí)，可以得到聲強(qiáng)級(jí)測(cè)量的偏差。

　　根據(jù)IEC1043的標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)和二級(jí)聲強(qiáng)儀的聲強(qiáng)和聲壓測(cè)量允差應(yīng)符合表1的值。

　　檢定聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)級(jí)。

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

　　用檢定的聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x測(cè)量聲壓級(jí)和聲強(qiáng)級(jí)，中心頻率分別為50Hz至6.3kHz。此時(shí)，測(cè)得的聲壓級(jí)減去聲強(qiáng)級(jí)是聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)。根據(jù)IEC1043的標(biāo)準(zhǔn)，1級(jí)和2級(jí)聲強(qiáng)儀的聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)應(yīng)符合表2的值。

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

　　根據(jù)聲強(qiáng)級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)與聲壓級(jí)的關(guān)系，檢定聲強(qiáng)儀的聲強(qiáng)級(jí)與聲壓級(jí)測(cè)量的偏差，檢定聲強(qiáng)儀的聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)是一種可行的方法。該方法用于聲強(qiáng)儀的定型鑒定和首次檢定。