Анализ факторов, влияющих на точность

Принципы измерения и технические решения

Метод двойного микрофона: расчет силы звука путем измерения градиента звукового давления между двумя микрофонами, точность зависит от расстояния между микрофонами (типичное расстояние 0,5 - 10 мм) и фазовой согласованности.

Традиционная конструкция фиксированного интервала: в диапазоне частот 100 Гц - 10 кГц точность около ±1 - 2дБ, высокочастотный диапазон (> 10 кГц) подвержен фазовой ошибке из - за приближения длины волны к интервалу.

Технология с переменным интервалом: например, система 3560D B & K обеспечивает точность ± 0,5 дБ при 20 Гц - 20 кГц посредством динамической регулировки интервала (0,6 - 6 мм).

Метод сканирования и измерение массива: распределение акустической силы соответствует пространственному сканированию или массиву, точность зависит от шага сканирования (обычно λ / 10) и алгоритма, например, технология формирования луча может достигать ±3 см при позиционировании источника звука.

2. Параметры производительности аппаратного обеспечения

Степень соответствия микрофона: разница чувствительности между двумя микрофонами должна составлять < 0,1 дБ (например, микрофон PCB378B02, ошибка соответствия < 0,05 дБ), иначе будет введено системное отклонение.

Шум фронтального усилителя: эквивалентный входной шум должен быть < 20 дБ (A) (например, серия NI4472, порог шума 12 дБ), в противном случае при измерении силы низкого звука (< 30 дБ) отношение сигнала к шуму является недостаточным.

Точность отбора проб и обработки: 24 - битный ADC (например, RIONNA - 28) с частотой отбора проб 48 кГц может удерживать погрешность квантования в пределах ± 0,01 дБ.

3. Окружающая среда и условия калибровки

Фоновый шум: Для измерения шума окружающей среды требуется более чем на 10 дБ ниже, чем сила целевого шума, в противном случае шум должен быть уменьшен с помощью фильтра FFT (например, путем установки 50 Гц - оседания) или метода пространственного усреднения.

Воздействие температуры / влажности: чувствительность микрофона изменяется с температурой примерно на 0,02 дБ / °С (например, тип GRAS46BE) и компенсируется в режиме реального времени встроенным датчиком температуры (компенсированная погрешность < 0,1 дБ).

Калибровка прослеживаемости: требуется регулярная калибровка в условиях свободного поля с помощью калибровщика силы звука (например, B & K4231), а неопределенность калибровки - < 0,3 дБ (k = 2).

Сценарии снижения точности и ответные меры

1. Измерения в высокочастотном диапазоне (> 10 кГц)

Причина затухания: фазовое размывание возникает при расстоянии > Лямбда / 2 между микрофонами (например, длина звуковой волны 10 кГц 34 мм, теоретическая ошибка ±3 дБ при расстоянии 10 мм).

Решение: Использование микромикрофона 0,6 мм (например, GRAS40PH) в сочетании с интерполяционным алгоритмом FFT снижает погрешность в 20 кГц до ±1,2 дБ.

2. Измерения в ближнем поле (расстояние до источника звука < 0,5 м)

Причина затухания: градиент акустического давления обладает значительными характеристиками неплановых волн, традиционный метод двойного микрофона предполагает отказ (теоретическая ошибка > 5dB).

Решение: Используя сферические методы измерения силы звука (например, систему PULSE Brüel & Kjær), сила звука определяется с помощью многогранного сканирования, и ошибка может контролироваться при ±1,5 дБ.

3. Сильно отражающая среда

Причина затухания: наложение отраженного звука на прямой звук приводит к искажению градиента звукового давления (ошибка может достигать ±3 дБ).

Решение: Использование технологии векторного разложения акустической силы, разделение прямого звука с помощью трехосной составляющей акустической силы x / y / z, коррекция ошибки с измерением времени реверберации (ISO 3744).

Точность измерителя силы звука в идеальных условиях (свободное поле, хорошая калибровка) может достигать ±0,5 - 1дБ, но практическое применение зависит от окружающей среды, диапазона частот, расстояния измерения и других факторов, точность может ослабнуть до ±3дБ. Пользователь должен выбрать подходящий инструмент в соответствии со сценой (например, научные исследования, чтобы выбрать модель двойного микрофона, промышленный выбор портативного типа) и обеспечить надежность измерения путем регулярной калибровки и коррекции ошибок. Новейшие массивные технологии и интеллектуальные алгоритмы способствуют повышению точности до более высокого уровня (например, ± 0,3 дБ) для удовлетворения потребностей в точном анализе источников шума в аэрокосмической промышленности, новых энергетических транспортных средствах и других областях.