时间平均和时间计权

什么是时间平均?

时间平均是一种用于处理和分析信号的方法,特别是当需要减少短期波动或噪声的影响时。其思想是计算一个信号在指定时间段内的平均值,以便得到信号更平滑的表示。在声音和振动测量实践中,时间平均是线性或指数进行的。时间平均法用于声级测量,以评估在一段较长时间内的声压水平,而不是在任何特定时刻。


线性时间平均法和指数时间平均法有什么区别?

线性时间平均:在固定窗口长度上取信号值的平均值,对窗口中的所有数据点一视同仁。

指数时间平均:通过给最近的数据更多的权重来平均信号值,使其对信号的变化做出更快的反应。

 

时间计权是什么?

时间计权是指用于调整测量仪器对随时间波动信号的响应的指数平均方法。时间计权实质上是对信号应用一个“滤波器”,根据选定的时间常数强调或减弱信号的某些方面:

  • 快速(F):时间常数设置为125毫秒。它提供了快速响应的读数,适用于测量波动不太快的声音
  • 慢速(S):时间常数为1秒,用于测量声音水平快速波动时的平均声级,使得使用快速响应难以读取
  • 脉冲(I):专为测量具有尖锐峰值的声音(如枪声或烟花)而设计。它的时间常数(约35毫秒)比快速响应更短,以捕捉此类声音的短暂而强烈的特点。

 

什么是指数平均?

指数平均是一种随时间累积数据的技术,其中最新的数据点权重更大,而较旧的数据点权重较小。指数平均是信号处理和声学中的一个强大工具,特别是在处理波动声级时。指数平均的参数是一个时间常数,其选择会影响平均结果的响应性或平滑性。较小的时间常数意味着平均过程对最近的变化更敏感,而较大的时间常数则会考虑数据的更长历史,从而提供更平滑的结果。例如,慢平均结果会对SPL(声压级)读数的变化反应更慢,而快平均结果则会对立即发生的变化更敏感。

什么是均方根(RMS)?

均方根(RMS)是一种将交流(AC)值表示为等效直流(DC)值的方法。这不仅是声学的基础,也是电气工程的基础。具体来说,在电气系统中,RMS值表示直流信号应具有的值,以便在一个周期内产生与交流信号相同的能量或功率。无论是电气还是声学交流信号,其RMS值都提供了关于其有效电压在能量传递方面的见解。这使得RMS不仅在声音和振动测量中至关重要,而且在仪表的电气测试和校准中也至关重要,确保各种应用中的读数准确且有意义。

RMS在声音和振动测量中是如何使用的?

声音和振动计使用传感器(如麦克风和加速度计)将声音或振动的物理现象转换为电信号。通过确定这个电压电信号的RMS(均方根)值,这些仪表可以直接测量在指定时间跨度内原始声学或振动信号所传递的能量。这种基于RMS的方法确保平均测量值有效地代表了指定持续时间内观察到的声音或振动的能量内容和强度。

如何在分贝中平均噪声数据?

由于分贝是对数单位,要平均分贝中的噪声数据,首先需要将其转换为线性单位(帕斯卡),然后进行平均,最后再转换回分贝。

RMS和LEQ有什么区别?

RMS和LEQ起源于不同的概念框架。RMS是一个在许多领域中都应用的广泛概念,不仅仅是在声学领域,而LEQ(等效连续声级)则是一个特定的声学度量。RMS用作交流电信号的量度——信号的瞬时值被平方并在时间上平均,然后取平均值的平方根。LEQ也在时间上平均,但随后取对数以获得分贝值。在特定情况下,尤其是在输入与输出直接成比例的线性平均系统中,当考虑相同的持续时间时,声压级的RMS值可以等效于LEQ。

 

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