什么是声级计以及声级计的工作原理
声级计（Sound Level Meter）或声压计是最基本的声学测量仪器，声压级（Sound Pressure Level，缩写为 SPL）测量是其最基本的功能。对于很多功能单一的声级计，人们也习惯称为“分贝仪”或“噪音计”等。
💡 声级计的应用场景非常广泛，包括噪声测量，音频与声学安装，室内和建筑声学，品质控制，航空航天，科研等。
声级计一般是手持式仪器，主要由主机和量测麦克风（传声器）组成。
量测麦克风
量测麦克风可以将声波造成的气压变化，也就是声压（Sound Pressure，单位 Pa），转换为电压（单位 V），其原理恰好与扬声器相反，是最常见的声电转换设备之一。
高精度声级计一般采用真电容麦克风（True Condenser Microphone），这类麦克风的主要部件是传感器（Capsul，俗称咪头）和前置放大器（Pre-Amplifier）。
典型的真电容麦克风传感器，由保护格栅和膜片构成
咪头的核心是两层金属膜（Diaphragm）（也有使用高分子材料），两层膜片之间是空的，构成了电容。当外层膜片受声波冲击，其与内层膜片之间的距离就会变化，从而改变电容，在电路中产生一个交流电，实现了声电转换。
麦克风咪头产生的电压非常微弱，前置放大器可以将其放大，放大后的信号再输入仪器主机进行下一步运算处理。这类麦克风通常还需要“幻象电源”等额外供电才能工作。
麦克风性能
麦克风将声压转换为电压的比率由灵敏度（Sensitivity）衡量，假设一支麦克风收到 1 Pa 的声压时能输出 24 mV 的电压，那么这支麦克风的灵敏度即为 24 mV/Pa。常见的灵敏度单位还有 dBV/Pa 等。
💡 灵敏度只是一个声电转换系数，其数值大小并不直接反映麦克风的好坏或精度。
衡量麦克风性能的指标还包括，频率范围，本底噪声，最大声压级，平坦度，长期稳定性等。
主机
声级计的主机主要负责信号处理，结果显示，同时提供交互界面、数据传输、存储、供电等附属功能。主机的电路设计，算法设计，外形设计等都会对测量精度产生影响。
麦克风输入主机的是不断变化的交流信号，通过均方根电路（RMS）转换为直流电平后再经对数电路处理并输出到屏幕，成为可读的分贝值（dB）。
这个值是均方根声压与参考声压之比的以 10 为底的对数的 20 倍。参考声压取值为人耳听力阈值 20 μPa。写成数学公式就是：
现代专业声级计已经不仅仅提供简单的声压级测量功能，而更像一个通用声学测量平台。通过算法和交互设计，还能实现如，实时频谱、混响时间 RT60、噪声曲线 NC、语言传输指数 STIPA 等更深度的声学测量。
计权网络
计权又称加权，包括频率计权（Frequency Weighting）和时间计权（Time Weighting）。
以最常见的声压级参数 LAeq 为例。
“L” 代表英文单词 Level，即电平/级别的意思。
频率计权
第二个字母“A”表示频率计权为 A，此外频率计权还有 C 或 Z，表示某些频率的值被应用了对应的计权或滤波。声压级单位为 dB(A) 或 dBA 时，也表示该结果采用了 A 计权。
频率计权跟人耳的听觉系统有关，目的是将电信号修正为与人耳听感相近的数值。
- 如果一个声音要在整个频带上以均等的声压呈现，则适用上图中的 Z 计权（不计权）曲线；
- 而人耳的物理听觉则由 A 计权曲线表示，它基于 40 dB 等响曲线，实际声学声音比人耳听觉包含更多的高频与低频内容。A 计权是应用最多的频率计权；
- C 计权曲线基于 100 dB 等响曲线，代表的是当声音调高以后，人们开始对低频也更为敏感的情况。
等响曲线：同一曲线不同频率的声压级不同但人耳听感相同（ISO 226：2003）
使用频率计权的基本原则就是，当进行音频测量以及不需要考虑人耳听感的声学测量时，使用 Z 计权。100 dB 以下的声学测量适用 A 计权，超出 100 dB 时适用 C 计权。
💡 “声学（Acoustic）”一词表示“通过空气传播的声音”。与之相对应的是“音频（Audio）”，指的是那些直接在缆线或音频元器件中传导的电学声音。
时间计权
第三组字母“eq”代表等效平均，这里还可能出现的字母有“F”，“S”或“I”，它们就是“时间计权”。
F = 快速（Fast），S = 慢速（Slow），I = 脉冲（Impulse）。
时间计权的目的是让声级计上测得的数值更容易阅读，它让快速变化的数值变得稳定，使得显示出的结果方便读取。
量测麦克风的采样率可达 48 kHz，想象一下你的屏幕上每秒钟闪过 48000 个数据， 这对人来说是毫无意义的。时间计权可以对这种突发的变化做出抑制，让声级计输出更加稳定的读数。
量测麦克风将气压变化转换为电压的变化
IEC 61672-1 标准中描述了两种不同的时间计权，快速（F）和慢速（S）。快速计权做出响应比慢速计权更快。比如在安静环境下，一个很响且持续的声音被突然打开，F 计权显示的声压级大约需要 0.6 s 即可刷新为新声压级，而 S 计权做出反应则需要在约 5 s 之后。根据标准中的定义，这些值的得出是通过时间常数 t，F 计权为 125 ms 而 S 计权是 1 s。若又突然将这个声音关闭，F 计权声压级将以 34.7 dB/s 的速率衰减，而对 S 计权来说，这个速率是 4.3 dB/s。
在已经废弃的旧标准 IEC 651 中还包括了脉冲时间计权（I），用于分析短促的脉冲声。相较于 F 和 S 计权，I 计权更加不对称，它响应声音的速度很快（时间常数 t = 35 ms），而当声音减小时它衰减很慢（2.9 dB/s）。
上面提到的等效（“eq”）声压级反映的是一段时间内接收声音能量的均值，它比连续声压级更容易在显示器上读取。
下方声压级随时间变化的曲线，蓝色线以下的面积就表示能量。水平的红色线划出的区域也有同样的面积，红色线就是我们所说的 LAeq。它是整个曲线的等效值或能量的平均值。
声压级和频谱
我们平常说的声压级是“宽频带声压级”，也就是声级计测得的单一声压级值，这个值的计算用到了各个频率（一般从 20 Hz - 20 kHz）的分量。它的单位一般是分贝（dB/dBSPL），这是一个对数单位。
之所以用对数单位，是因为声压（单位 Pa）作为线性单位，难以反映人耳的实际听感。
💡 请注意，声压（Sound Pressure）≠ 声压级（Sound Pressure Level）
声压级和频谱测量界面
频谱一般由声级计的 RTA 实时频谱功能测得，它代表声音在各个频率的分量。频谱适合那些优化音响系统或房间声学的应用。典型的 RTA 测量分辨率有 1/1 倍频程和 1/3 倍频程。
声级计的分级
声级计可以简单分为普通声级计和精密声级计，普通声级计的各项技术指标都比较低，功能单一，价格也比较便宜，可以用于一般的噪声大小评估。
各类专业场合出现更多的是精密声级计。
根据 GB/T 3785、IEC 61672 等标准，声级计可分为一级（一型）和二级（二型），其主要区别在频率响应，工作温度等。如二级声级计的工作温度范围为 0℃ - 40 ℃，一级为 -10℃ - 50℃。
一级声级计（黑色）和二级声级计（蓝色）的频率响应曲线示例
标准还根据功能将声级计分为常规声级计，积分平均声级计和积分声级计。一台声级计可以同时属于这里的一种或多种类型。
💡 常规声级计至少应能测量 A 频率计权和 F 时间计权的声级；积分平均声级计至少应能测量 A 频率计权的时间平均声级；积分声级计至少应能测量 A 频率计权声暴级。
更多内容，可以查看有关声压级测量的网络培训。
声级计标准
部分常见的直接和声级计有关的标准：
- IEC 61672 - 电声学 - 声级计（GB/T 3785）
- IEC 61260 - 电声学 - 倍频程和分数倍频程滤波器（GB/T 3241）
- ANSI S1.4 - 声级计规范
- ANSI S1.11- 倍频带和分数倍频带模拟和数字滤波器规范
选哪个声级计？
XL3 是用于噪声测量，室内和建筑声学等测量的专业声级计和声学分析仪。直观的交互界面不仅为基础的噪声监测应用进行了优化，也为专业人士提供了丰富的分析工具。XL3 支持全程联网，任何移动设备都能远程操控并访问数据。
特性
| XL3 指标 | |
|---|---|
| 实时声压级： | LAF，LAS，LCF，LCS，LZF 和 LZS |
| 一段时间间隔的声压级： | LAFmax，LASmax，LCFmax，LCSmax，LCpk，LZFmax，LZSmax，LAeq，LAeq_dt 和 LAE |
| 百分数声级： | LAeqX%（百分数 X 可为 1 - 99 的数字） |
| 频率特性： |
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