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声速的测量
二十世纪以来,声学测量技术发展很快。目前声学仪器有较大发展,并具有高度,很宽的频率范围和动态范围,小的非线性畸变和良好的瞬态响应等。
过去,测量声波和振动的仪表都是模拟式电子仪表,测量的速度和准确度受到一定的限制。六十年代初。出现了数字式仪表,直接采用数字显示,提高了测量时读数的准确度。由于计算技术和高质量、低功耗的大规模集成电路的发展,人们已能用由微处理机控制的自动测量代替逐点测量,使许多需要事后计算的声学测量和分析工作可以用微计算机实时运算。
以微处理机为中心的测量仪器,不但实现了小型化、多功能,而且由于采用了快速博里叶换算法,从而实现了实时分析。同时也出现了一些新的声学测量和分析方法,例如实时频谱分析,声强测量,声源鉴别,瞬态信号分析,相关分析等。
今后声学测量的任务是采用新的测量技术,提出新的测量方法,使用自动化数字式仪器,以提高测量的准确度和速度。
1980 —— 现在:电脑时代
随着电脑的发展,人们终于不用再手动计算傅里叶变换分析频谱,也可以逐渐摆脱各种大型测试仪器,比如下图的B&K level recorder。我在博士期间带实验课的时候,依然用的这款仪器测量房间混响时间。纯analog机械能转换,仪器输出端连接的笔在纸条上的路径记录房间能量的decay,再通过尺子测量,计算混响时间。虽然现在看好像弱爆了,但是不得不感叹当年的机械之美,以及其带来的非常简单粗暴但是又异常直观清晰的对知识的理解。
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。要理清这个概念,可以想象一下钢琴。1/1 倍频程就是每个倍频(12 个半音)一个值,1/3 倍频程则每 4 个半音为一个值,1/6 表示每两个半音一个值,而 1/12 测量的是钢琴的每一个键。
声音可视化是了解声源和声场,以及解决声音,尤其是噪声问题的有效工具。虽然声学是一门和耳朵相关的科学,但是人们往往更信赖于所见。耳听为虚,眼见为实。