日前，記者從中國(guo)計(ji)量科學(xue)研(yan)究(jiu)院了解到，該(gai)院建(jian)立(li)的(de)(de)基于(yu)激光活塞發(fa)生器(qi)法(fa)的(de)(de)次聲(sheng)源標準裝置，失真度和(he)頻率(lv)下限達到國(guo)際(ji)最高水平，并填補了我國(guo)低(di)于(yu)20Hz的(de)(de)次聲(sheng)聲(sheng)壓量值復現與(yu)傳遞能力的(de)(de)空白(bai)，為次聲(sheng)的(de)(de)監測防(fang)護(hu)和(he)利用(yong)提供(gong)技術支撐。
次(ci)聲(sheng)是頻率(lv)低于20Hz的(de)聲(sheng)波(bo)(bo)，人(ren)耳聽不到，也(ye)很(hen)少意(yi)識到它的(de)存在。作為一種低頻聲(sheng)波(bo)(bo)，次(ci)聲(sheng)總是伴隨(sui)著許多自然現象(xiang)而出現。工(gong)業設(she)施或機(ji)電設(she)備甚(shen)至人(ren)體自身都能產生次(ci)聲(sheng)。次(ci)聲(sheng)的(de)波(bo)(bo)長很(hen)長，不容(rong)易(yi)衰(shuai)減，可(ke)傳(chuan)播很(hen)遠的(de)距離。某些頻率(lv)的(de)次(ci)聲(sheng)可(ke)與(yu)人(ren)體器官發生共振，易(yi)導致頭(tou)暈(yun)、心慌、神(shen)志不清等現象(xiang)，超過一定強度時可(ke)致人(ren)死亡。
一般(ban)來說，次(ci)(ci)聲波強度都較弱，對(dui)人(ren)體(ti)不會產生損傷(shang)。但是隨(sui)著(zhu)現代工業(ye)的發展，汽車及高速列車行使、大(da)(da)型機械運行、高大(da)(da)建(jian)筑中均產生大(da)(da)量的次(ci)(ci)聲波。隨(sui)著(zhu)人(ren)們對(dui)次(ci)(ci)聲波損傷(shang)效應的認識不斷加(jia)深(shen)，世界各國正積極采取措施，監測并減少次(ci)(ci)聲對(dui)人(ren)體(ti)的傷(shang)害。
次聲(sheng)聲(sheng)壓量(liang)值(zhi)的(de)準確測量(liang)是人體避(bi)免次聲(sheng)傷(shang)害和次聲(sheng)技術(shu)廣泛應用的(de)前提(ti)和保障。目前我國聲(sheng)壓基準的(de)頻率范圍(wei)為20Hz~25kHz，在低于20Hz的(de)次聲(sheng)頻段(duan)，尚(shang)沒有量(liang)值(zhi)溯源能力和量(liang)值(zhi)傳(chuan)遞手段(duan)，而(er)在此領域技術(shu)水平最高(gao)的(de)英國、丹麥等(deng)國家(jia)的(de)計量(liang)實驗室已經將聲(sheng)學傳(chuan)感器的(de)校準頻段(duan)拓展至1Hz甚至更低。
中國計量科學研究院和(he)浙江大學經(jing)多(duo)年合作(zuo)研究，在(zai)國際上首(shou)次提(ti)出(chu)利用(yong)位移(yi)反饋型(xing)的激(ji)光(guang)活塞發生器(qi)獲(huo)得低失真的次聲(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)壓，并建立(li)次聲(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)壓校準(zhun)裝置。據了(le)解，該裝置在(zai)0.1Hz~20Hz范(fan)圍(wei)內，聲(sheng)(sheng)信號總諧波失真小于0.8%;穩定性優于0.01dB，聲(sheng)(sheng)壓級不確定度在(zai)0.1Hz~20Hz，范(fan)圍(wei)為：0.20dB~0.04dB(k=2)。
該(gai)裝置采用高精度(du)的(de)(de)(de)活(huo)塞-腔體(ti)套(tao)組，使得低頻測(ce)量下限可延伸至0.01Hz，活(huo)塞發聲(sheng)(sheng)器(qi)的(de)(de)(de)泄(xie)露(lu)時(shi)(shi)間(jian)常(chang)(chang)數(shu)達(da)到50s，技術(shu)指標高于國(guo)際同行目前已公布的(de)(de)(de)結果(guo)，此前，泄(xie)漏時(shi)(shi)間(jian)常(chang)(chang)數(shu)最好結果(guo)是英國(guo)國(guo)家物(wu)理實(shi)驗(yan)室的(de)(de)(de)12s。該(gai)常(chang)(chang)數(shu)是腔內(nei)的(de)(de)(de)脈(mo)沖壓(ya)力衰減(jian)至1/e時(shi)(shi)對應的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)，泄(xie)露(lu)時(shi)(shi)間(jian)常(chang)(chang)數(shu)越(yue)大(da)，意味著計算腔內(nei)的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)時(shi)(shi)所需的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)泄(xie)漏修正值(zhi)越(yue)小。
據課題負責人何龍標博士(shi)介紹(shao)，該方(fang)法的主要原理是(shi)：利用(yong)超低頻振(zhen)動(dong)臺推動(dong)活(huo)(huo)塞在腔體(ti)(ti)內作往復運動(dong)產生聲(sheng)(sheng)壓，采用(yong)激(ji)光測(ce)振(zhen)儀測(ce)量活(huo)(huo)塞位移得(de)(de)到(dao)腔內氣體(ti)(ti)體(ti)(ti)積變化量，依據理想氣體(ti)(ti)狀態方(fang)程(cheng)計算獲(huo)得(de)(de)聲(sheng)(sheng)壓。次聲(sheng)(sheng)源標準裝置(zhi)由(you)信號源、功率放大器、光柵位移測(ce)量及失真反(fan)饋(kui)系統(tong)、低頻振(zhen)動(dong)臺、活(huo)(huo)塞、腔體(ti)(ti)、激(ji)光測(ce)振(zhen)儀、數據采集(ji)和(he)處理系統(tong)等組成(cheng)。
次(ci)聲源標準裝置的(de)(de)建立，實現(xian)了次(ci)聲頻段(duan)聲壓量(liang)值的(de)(de)復現(xian)和傳遞，有助于我國次(ci)聲傳感器研制水(shui)平(ping)和環境次(ci)聲監測(ce)水(shui)平(ping)的(de)(de)提升，為次(ci)聲防(fang)護和應用提供技術保障。
上一條：【聲學小課堂】認識聲音
