聲學基礎：聲壓級中的時間計權

上期的聲學基礎中我們介紹了頻率計權，與頻率計權形影不離的，就是時間計權（Time Weighting）了。相對而言，時間計權的內容稍繁瑣，不過不用怕，我們有圖啊！

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您可以先回顧相關內容：

聲學基礎：聲級計和聲壓級引數簡介

聲學基礎：頻率計權大起底

大家都知道，聲壓是透過偵測聲音導致的氣壓變化來測量的。

電容式麥克風咪頭中的金屬膜是聲電轉換的核心

對於常見的聲源，如音樂，演講或環境噪聲來說，這些聲壓級（SPLs）波動極快，要在一個顯示器上實時讀取非常困難。因此，聲級計需要對這種突發的變化做出抑制，以獲得一個更加穩定的讀數。這一過程就是時間計權。

聲級計麥克風將氣壓變化轉換為電壓的變化

從上圖可以看出，聲級計對訊號的取樣一般都在毫秒級，這樣快速變化的資料即便顯示出來也難以讀取。

快速，慢速時間計權

IEC 61672-1 標準中描述了兩種不同的時間計權，快速（F）和慢速（S）。它們顯示的結果都對聲壓的突然改變做出過抑制。

下圖解釋了時間計權的工作過程。圖中聲源（紅色線）突然由 50 dB 變為 80 dB，保持 6 秒後又突然降低。

LAF（綠色線）需要約 0。6 秒（激發時間/啟動時間）抵達 80 dB，不到 1 秒（衰減時間）掉回 50 dB。

LAS （黃色線）反應更慢。它需要大約 5 秒才能達到 80 dB，約 6 秒回落 50 dB。

顯而易見，快速計權做出響應比慢速計權更快。在安靜環境下，一個很響且持續的聲音被突然開啟，F 計權顯示的聲壓級大約需要 0。6 秒即可重新整理為新聲壓級，而 S 計權做出反應則需要在約 5 秒之後。根據標準中的定義，這些值的得出是透過時間常數 t，F 計權為 125 毫秒，而 S 計權是 1 秒。

若又突然將這個聲音關閉，F 計權聲壓級將以 34。7 dB/s 的速率衰減，而對 S 計權來說，這個速率是 4。3 dB/s。

但設想一個聲音特別短促，甚至 F 計權的上升沿還沒完成動作就消失了，豈不是無法測量了嗎？

右側升起的聲音快速消失，F 或 S 計權無法捕捉

聰明的您一定已經想到了，再來個比 F 計權還快的不就行了！

脈衝時間計權

在已經廢棄的舊標準 IEC 651 中就包括了脈衝時間計權（I），用於分析短促的脈衝聲。相較於 F 和 S 計權，I 計權更加不對稱，它響應聲音的速度很快（時間常數 t = 35 毫秒），而當聲音減小時它衰減很慢（2。9 dB/s）。

它的作用過程如下圖：

F，S 或 I - 我該如何選擇？

測量平均值時，S 計權更適用於測量快速波動的訊號。F 計權適合不會突變的訊號。具體該使用哪個，通常在標準中會說明。脈衝計權用在有尖銳脈衝噪聲的場合，比如測量焰火或槍聲。

eq，max，PK 又是什麼？

eq 代表能量的平均，即一段時間的平均值，前面的內容中我們已經做過介紹，這裡不再贅述。

max 和 PK 分別代表最大值和峰值（peak）。很多人都以為它們是一個意思，其實不然。我們還是看圖。

藍色曲線表示測量時間內的 LAF，這段時間內 LAF 的最大值就是 LAFmax，它會一直維持在最高峰的那個值，後面的資料只要不超過它，它就會一直不變。

同樣的情況也適用於 LCPK 和 LCPKmax，最大值會一直保持不變，直到被新的資料超過，而峰值是隨著時間不斷變大變小的。

說了這麼多，問題來了：如果我們要記錄一架飛機的音爆，該選擇哪個聲壓級引數呢？分享您的看法吧！

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