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时间平均及时间计权

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时间平均及时间计权
在声学及振动测量或测量其它电信号的有效值时，常用时间平均电路或平均
的处理方法对整流后的信号进行平均，以滤除整流后信号的波动，获得较准确的
测量结果，在信号处理系统中也常用平均的方法提高测量精度。平均的处理方法
主要有指数平均和线性平均两大类，当平均方法确定后时间平均的特性主要取决
于时间常数。在IEC61672：2002《声级计》中对这两种平均方法均有明确规定，
采用F、S时间计权测量时间计权声级就是使用指数平均测量声压的有效值，测
量等效连续声级就是使用线性平均测量一段时间的声压有效值。
指数平均的特性
指数平均在电路上采用在-1/τ上具有一个实数极点的低通滤波器实现，也就
是一个RC电路，因此指数平均也叫RC平均。叫这种电路为指数平均是因为这
种电路的阶跃信号响应如下：
Vc=V（1-e(-t/τ)）
V-------输入值
Vc-----指数平均后的输出值
τ----时间常数
指数平均的阶跃信号响应
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2

00.511.522.53
时间(t/τ)

输入电压
输出电压

当输入信号停止时，输出信号的输出由下式给出：
Vc=V0e
(-t/τ)

V-----输入信号停止时的输出信号
Vc-----指数平均后的输出值
τ----时间常数

指数衰减

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2

00.511.522.53
时间(t/τ)

指数平均的衰减速率为：
(Lp1-Lp0)=10log(VC1)- 10log (VC0)=10log(V e(-1/τ)/Ve(-0/τ))
=10 log( e(-1/τ) )=-10/(ln(10)*τ)=4.34/τ （dB/s）
指数平均线路也是一个一阶低通滤波器，其在频域的响应如下：

指数平均的频域响应

-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0

0.000.040.190.833.66
相对频率(f×τ)

输
出
(
d
B
)

当输入指数平均电路的信号波动频率较高时，可以被指数平均电路较好的平
均掉，当输入信号波动频率较低时，则指数平均电路的输出将还有一定的波动或
没有改善。因此在测量低频信号时应选用较大的指数平均时间常数，输出信号需
要较长的时间才能接进真值。
在数字信号处理系统中，指数平均用下式进行计算：
Yn=(1-α)Yn-1+αXn
Xn----输入数字序列的第n个值
Yn----输出数字序列的第n个值
α----小于1的时间常数,等于Δt/τ. Δt为采样间隔，一般设为1.
上式是一个递推公式，如令Y0为0并将其展开，则可变为：
Yn=αXn +(1-α)αXn-1+(1-α)2αXn-2+…+(1-α)nαX0
可见在指数平均，最后一个输入数据的权重最大，越早输入数据的权重越小。
指数平均的权重系数
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2

0-5-10-15-20-25-30-35
时间( Δt)

α
/
α

线性平均的特性
线性平均是对平均时间内的所有数据均有相同的权重，采用模拟电路是不可
能实现的，常采用数字信号处理的方法实现，计算公式如下：

Yn=
2
1

N
ΣYi

线性平均的权重系数

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2

0-5-10-15-20-25-30-35
时间(Δt)

1
/
T

线性平均的阶跃信号响应如下：
线性平均的阶跃信号响应
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2

00.511.522.53
时间(t/T)

输入电压
输出电压

线性平均在频域的响应如下：
线性平均的频域响应

-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0

0.000.040.190.833.66
相对频率(f×T)

输
出
(
d
B
)

线性平均时当平均时间T是输入信号的波动周期的整数倍时输出信号与真
值的误差最小，当是1.5n倍（n为大于0的整数）时输出信号与真值的误差最
大，这个误差与时间常数为T/2的指数平均的误差相同。
两种平均方式的比较：
稳定时间：
指数平均是一种IIR型滤波器，理论上需要无限响应时间，当允许误差小于
5%时，需要3τ的响应时间。
线性平均的稳定时间为线性平均时间。
输出的最大纹波：
当线性平均的时间为指数平均时间常数的2倍时两种方法有相同的纹波。
实现方法：
指数平均可以用RC电路或数字信号处理方法实现，线性平均只能用数字信
号处理的方法实现。
平均方式的选择：
指数平均比较容易采用电路实现，线性平均常采用数字信号处理的办法实
现，所以许多测量仪器有指数平均功能而无线性平均功能。采用RC电路实现的
指数平均时间常数一般比较短，而线性平均时间一般比较长。
测量时如要求平均方式的稳定时间较短，则应优先选用线性平均。例如：在
混响时间测量时，采用线性平均比采用指数平均可以测量到更小的混响时间。
测量较短持续时间的信号时，应选较短的平均时间，例如：测量脉冲性噪声
常用脉冲档，脉冲档的上升沿时间常数为35ms。
当把带宽为B的窄带噪声加到平均时间为T的有效值检波器上时，被测有
效值的相对标准偏差由下式表示，按下列公式，根据所要求偏差的大小，选择平
均时间。

ε=4.34BT dB （BT》1）
T----线性平均时为线性平均时间，指数平均时为2倍指数平均时间常数
当用户测量低频信号的有效值时，也有类似公式成立，其中B改为低频信
号的频率f。因此应根据低频信号的频率、所要求偏差的大小，选择平均时间。
ε=1.1fT dB （fT》1）
T----线性平均时为线性平均时间，指数平均时为2倍指数平均时间常数
在倍频程及分数倍频程频谱分析时，由于不同中心频率下的带通滤波器有不
同的带宽，当选取相同的平均时间时，较低中心频率下的被测有效值的相对标准
偏差较大，数据起伏较大，而较高中心频率下的偏差较小，数据起伏也较小，因
此还有一种平均方式叫恒误差，它实际上也是一指数平均，但平均时间不是恒定
的，而是较高中心频率时平均时间较短，较低中心频率时平均时间较长，从而保
证在不同的中心频率下，被测有效值的相对标准偏差是恒定的。

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EIAN10计算说明

EIAN10计算说明

1 计算说明1.1 声音的性质和概念1.1.1 声音和噪声声音是物体机械振动的传播，这种传播过程在传播媒质中形成的波动称为声波，声波波及的空间称为声场。

人耳仅能感受振动频率为20~20000Hz 间的声波。

凡是人们不需要的声音统称为噪声。

媒质的弹性和惯性是传播声音的必要条件。

气体、液体或固体等一切弹性物质都可以成为声音的传播媒质。

在空气和水中，因流体只有体积弹性而没有切向恢复力，因而媒质质点的振动方向与声波的传播方向一致，这种声波称为纵波。

质点振动方向与波的传播方向相垂直的波，称为横波。

在固体媒质中，声波就可能以纵波，也可能以横波，或二者都存在的方式传播。

自声源画一些表示声波传播方向和传播途径的带有箭头的线，叫声线。

声波在传播过程中，所有相位相同的媒质质点（即所有运动状态相同的质点）形成的面叫声波的波阵面，波阵面总是与传播方向垂直的，也就是声线处处垂直于波阵面。

1.1.2 声压、声速、波长声波在媒质中传播时，因声扰动而产生的逾量压强称为声压，单位为帕斯卡（Pa ）。

媒质中两个运动状态相同的相邻点之间的距离称为波长。

振动状态或它具有的振动能量在媒质中自由传播的速度称为声速，用c 表示，单位m/s 。

声速c 、波长λ和频率f 之间的关系为：c=λf声速c 与媒质的温度t 有关。

在空气中，其关系式为： c=331.4+0.61t (℃)因声波的传播有一定的速度，所以在声波传播方向上不同位置的媒质点的运动状态会有时间上的迟滞，理论上称为相位的不同。

1.1.3 平面声波方程以声压p 来描述声波。

在均匀的理想流体媒质中的小振幅声波的波动方程为：2222222221t pc z p y p x p ∂∂=∂∂+∂∂+∂∂如果声压p 只随x 方向变化，在垂直于x 轴的平面上是相位相等的波阵面，则上式简化成：222221t pc x p ∂∂=∂∂ 设想声源只作单一频率的简谐振动，则其振动方程可写成： p(0,t)=P 0cos ωt式中ω=2πf 称为振动圆频率。

AWA5936型振动计

AWA5936型振动计

AWA5936型振动计（新产品）AWA6291型实时信号分析仪(机器振动)图片由青岛聚创网提供一、概述：AWA5936型振动计是采用数字信号处理技术的新一代袖珍式振动测量仪器，测量加速度、速度和位移，用于机器、电机、车辆、建筑等振动的测量。

也可将本仪器作为振动测量的采集系统，将数据采集后保存在仪器中，带回传到计算机中进一步分析处理。

配置不同软件，可以（1）作为一般的振动计；（2）作为积分振动计；（3）按GB/T 14790.1-2009要求测量手传振动Wh计权加速度ah和A（8）或A（4）；（4）按GB /T 6075.3-2001机器故障检测和报警功能。

它们都可加入实时频谱分析功能。

AWA6291实时信号分析仪配置加速度计、电荷放大器和振动测量软件后，可用于机器振动振动测量。

二、特点:●同时测量a、v、s三种振动量的有效值、峰值、峰峰值；●可进行积分测量，计算并显示振动的等效值；●可选配FFT分析和1/3 OCT分析。

三、主要技术性能：型号名称AWA5936-1型AWA5936-2型AWA5936-3型（手传振动计）AWA5936-4型（机器故障监测）AWA6291型（机器振动测量）特点●同时测量a、v、s三种振动量的有效值、峰值、峰峰值；●同AWA5936-1；●积分测量，显示等效值；●可选配SD卡存贮数据，实现大容量存贮、录音、U盘、读卡器等功能。

●同AWA5936-2；●手传振动测量●同AWA5936-2；●根据设定的机器类型，以及是刚性或柔性支承，当测量的振动速度值超过限值时，显示告警或危险；●同时测量a、v、s三种振动量的有效值、峰值、峰峰值；● 1/3 OCT频带加速度、速度和位移值；●对机器振动信号进行实时FFT分析●测量包络加速度，达到限值时，显示告警或危险。

传感器加速度传感器，灵敏度：2.5 pC/m·s-2（可选择其它灵敏度，但测量范围会有不同）AWA84106型压电加速度计，电荷灵敏度：≈2.5pC/m·s-2测量范围加速度：0.01 m/s2~300 m/s2速度：0.01mm/s~3000 mm/s位移：0.01 mm~30mmWh计权加速度：0.01 m/s2 ~ 300 m/s2同AWA5936-2加速度：2 Hz ~ 20 kHz速度：2 Hz ~ 1.5 kHz位移：2 Hz ~ 200 Hz频率范围：加速度：10 Hz～8 kHz；速度：10 Hz～4 kHz；位移：10 Hz～250 Hz5 Hz～1600 Hz；同AWA5936-2加速度：0.05～5000 m/s2速度：0.5～50000 mm/s位移：5 μm～500 mm频率计权和滤波数字滤波实现并行(同时)加速度、速度、位移Wh计权，数字滤波实现同AWA5936-2；以及包络加速度gE的检测数字滤波实现并行(同时)加速度、速度、位移检波器特性并行有效值、峰值、峰峰值并行有效值、峰值、峰峰值，以及包络检波并行有效值、峰值、峰峰值时间平均方式并行（同时）时间常数1s和时间常数8 s并行（同时）时间常数1 s和时间常数8 s及积分平均同AWA5936-2并行（同时）指数平均、线性平均，时间常数125 ms、1 s、 8 s；主要测量指标1s时间计权瞬时值、8s时间计权瞬时值、加速度、速度、位移的有效值、峰值、峰峰值；同AWA5936-1；以及 1秒等效值、等效连续值；加速度、速度、位移的有效值、峰值、峰峰同AWA5936-2；以及Wh计权加速度的有效值、峰值、峰峰值；A(8)或A（4）。

声级计的标准以及选择方法

声级计的标准以及选择方法

声级计的标准以及选择方法声级计的标准以及选择方法作为声学（噪声）测量的基本仪器—声级计，是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级或声级的仪器，是声学（噪声）测量中的最基本而又最常用的仪器。

它用于环境、机器、车辆以及其他各种噪声的测量，也可以用于电声学、建筑声学等测量。

随着我国噪声普查与防治和环境保护工作的开展，以及对相关行业产品的噪声指标控制等，声级计的需求和应用越来越广泛。

为了使世界各国生产的声级计的测量结果互相可以比较，国际电工委员会（IEC）制定了声级计的有关标准，并推荐各国采用，1979年5月在斯德哥尔摩通过了IEC 651《声级计》标准，我国有关声级计的国家标准是GB3785-83《声级计电、声性能及测试方法》。

1984年IEC又通过了IEC804《积分平均声级计》国际标准，我国1997年颁布了GB/T17181-1997《积分平均声级计》。

它们与IEC标准的主要要求是一致的。

2002年国际电工委员会(IEC)发布了IEC61672-2002《声级计》新的国际标准。

该标准代替原IEC651-1979《声级计》和IEC804-1983《积分平均声级计》。

我国根据该标准又制定了JJG188-2002《声级计》检定规程。

为了保障城市居民的生活声环境质量，有效地防治环境噪声污染，国家环保局先后制订发布了GB3096-93《城市区域环境噪声标准》、GB12348-90《工业企业厂界噪声限值》、GB12525-90《建筑施工场界噪声限值》以及“机动车辆定置”“铁路机车”“电动工具”“家用电器”等各种噪声控制的《国家标准》。

《噪声测量方法》原则上对应于各类噪声排放标准，我国现已颂布实施的有：•GB/T14623-93《城市区域环境噪声测量方法》•GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》•GB18679-2002《声学汽车车内噪声测量方法》•GB3222-94《声学环境噪声测量方法》•GB12349-90《工业企业厂界噪声测量方法》•GB12524-90《建筑施工埸界噪声测量方法》•GB12525-90《铁路边界噪声限值及测量方法》•GB9661-88《机埸周围飞机噪声测量方法》•GB1496-79《机动车辆噪声测量方法》•GB/T19118-2003《农用运输车噪声测量方法》•GB4964-85《内河航道及港口船舶辐射噪声测量方法。

职业卫生噪声的评价和测量

职业卫生噪声的评价和测量

高噪声超过140dB，如超音速飞机低空掠过时 ，引起轰声，会使建筑物门窗损坏，墙面开裂，屋 顶掀起，烟囱倒塌等等。
3 噪声评价量
3.1 A声级
通过A频率计权和F或S时间计权测量得到的声 压级，称之为A计权声压级，简称A声级。
A声级最能反映噪声对人耳听力损伤、健康影 响、工作生活干扰，所以现在基本上都用A声级来 作为噪声评价的基本量，而且如果不另作说明，都 是指的A声级。
当时间计权声压级低于此值（一般取为80dB） 时，不参与TWA，DOSE的计算。
4 相关标准及法规
GBZ 2.2-2007《工作场所有害因素职业接触限值》 第2部分：物理因素
GBZ/T 189.8-2007 工作场所物理因素测量 噪声 工业企业职工听力保护规范（卫生部1999年12月
24日发布） GB/T 21230-2007 声学 工作环境中噪声暴露的测
声压级峰值[dB(A)]
N≤100
140
100＜n≤1000
130
1000＜n≤10000
120
3）在GBZ/T 189.8-2007附录中，对于每天接触噪声
不足8 h时的工作场所，可根据实际接触噪声的时间
3) 影响工作。分散人的注意力，使人容易疲劳，反应迟钝， 影响工作效率，增高工作差错率。上课时受噪声干扰，使教师 提高嗓门，增加劳累，学生分散注意力，影响教学效果。
2.4 特强噪声能损害仪器设备和建筑物
噪声引起仪器设备振动，高噪声超过135dB时 ，会使电子仪器发生故障；超过150dB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。
SPL 10lg
p2 p0 2
式中：p——声压，Pa；
p0=20 μPa——参考声压。