倍频程谱

倍频程分析将频率轴划分为对数间隔的频带,各频带的宽度与其中心频率成比例。这种恒定百分比带宽方法 契合人耳的频率分辨率,广泛用于建筑声学、环境噪声评估和噪声控制工程。

理论

1/3 倍频程频带谱 (A 计权) 电平 [dB(A)] 80 60 40 20 0 中心频率 [Hz] 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 2k 峰值区

倍频程与分数倍频程频带

一个 1/1 倍频程频带跨越的频率范围中,上边界恰好是下边界的两倍。分数倍频程频带在对数刻度上将每个 倍频程细分为 n 个相等部分。最常见的变体是 1/3 倍频程频带,它将每个倍频程分为三个子带。

1/n 倍频程频带的中心频率 fm 与频带边界定义为:

fupper = fm · 21/(2n)
flower = fm · 2−1/(2n)
带宽 = fupper − flower = fm · (21/(2n) − 2−1/(2n))

标准中心频率

IEC 61260 和 ANSI S1.11 为倍频程和 1/3 倍频程频带定义了优选中心频率。参考频率为 1000 Hz。

1/1 倍频程中心频率 (Hz)对应的 1/3 倍频程中心频率 (Hz)
31.525, 31.5, 40
6350, 63, 80
125100, 125, 160
250200, 250, 315
500400, 500, 630
1000800, 1000, 1250
20001600, 2000, 2500
40003150, 4000, 5000
80006300, 8000, 10000
1600012500, 16000, 20000

IEC 61260 符合性

IEC 61260-1:2014 规定了倍频程频带和分数倍频程频带滤波器的性能要求,包括:

谛耳实现了在整个规定频率范围内符合 1 级要求的数字 IIR 滤波器组。通带外的滤波器衰减满足标准中 定义的最小抑制要求。

该滤波器实现使用 IEC 61260-1:2014 中定义的以 2 为底的中心频率。旧标准使用以 10 为底的定义, 会产生略有不同的中心频率。与旧系统比较结果时请确保一致性。

频率计权

A 计权

A 计权近似人耳在中等声级下的频率响应。它衰减低频(500 Hz 以下)和高频(6 kHz 以上), 在 2–4 kHz 附近灵敏度最高。结果以 dB(A) 表示。

C 计权

C 计权在可听范围内响应近似平坦,仅在极低频和极高频处有轻微滚降。它用于峰值声级测量以及 关注全部谱能量的场合。结果以 dB(C) 表示。

中心频率 (Hz)A 计权 (dB)C 计权 (dB)
31.5−39.4−3.0
63−26.2−0.8
125−16.1−0.2
250−8.60.0
500−3.20.0
10000.00.0
2000+1.2−0.2
4000+1.0−0.8
8000−1.1−3.0

参数

参数选项说明
频带分辨率1/1 倍频程、1/3 倍频程每个频带的宽度。
频率计权Z(线性)、A、C在频带积分前应用的频率计权曲线。
时间计权快 (125 ms)、慢 (1 s)电平检波器的指数时间常数。
频率范围20 Hz – 20 kHz (典型)要显示的中心频率范围。
平均线性 / 指数时间平均模式。

实用提示

不要对加速度信号应用 A 计权。IEC 61672 中定义的频率计权仅用于声压测量。

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