在易燃易爆工業場所,防爆噪聲傳感器不僅需滿足本質安全或隔爆認證要求,還必須具備準確的聲學測量能力,以支撐職業健康評估、設備狀態監測及環境合規管理。其中,頻率響應特性是決定其測量精度的核心參數之一,直接影響聲壓級(SPL)計算的可靠性與適用場景的匹配性。
理想噪聲傳感器應在人耳可聽范圍(20 Hz–20 kHz)或標準A計權頻段(31.5 Hz–8 kHz)內保持平坦的頻率響應。然而,受防爆結構限制(如厚壁金屬外殼、防爆網罩、密封膜片等),多數防爆噪聲傳感器在高頻段(>8 kHz)存在衰減,在低頻段(<100 Hz)則可能因腔體共振產生增益失真。例如,某本安型防爆傳聲器在10 kHz處響應下降達–3 dB,而在63 Hz處出現+2 dB峰值,導致對壓縮機高頻嘯叫或泵閥低頻脈動的測量值顯著偏離真實聲場。
這種非平坦響應會直接引入系統誤差。在職業噪聲暴露評估中,若未進行頻率修正,可能導致A計權聲級(LAeq)低估或高估,進而影響聽力保護措施的有效性;在設備故障診斷中,特定頻段(如軸承故障特征頻率2–10 kHz)信號失真,將降低早期異常識別率。

為提升精度,現代防爆噪聲傳感器普遍采用以下策略:
1.優化聲學通道設計:通過仿真(如COMSOL聲學模塊)調整防爆網孔徑、腔體體積,減少聲阻抗失配;
2.內置數字補償濾波器:出廠時測定個體頻率響應曲線,并在信號處理環節實施反向均衡;
3.支持多計權模式:除A計權外,提供Z計權(線性)輸出,便于后期頻譜分析與校正。
實驗比對表明,經頻率響應校正的防爆傳感器與普通精密聲級計在典型工業噪聲場中的LAeq偏差可控制在±0.5 dB以內,滿足GB/T 3785.1 Class 2或IEC 61672標準要求。
綜上所述,防爆噪聲傳感器的頻率響應特性是其工程應用精度的關鍵制約因素。未來應推動“防爆結構-聲學性能”協同設計,并建立基于個體校準數據的智能補償機制,以實現安全防護與精準測量的雙重目標。