听漏仪灵敏度怎么看：3个指标别混淆

摘要

听漏仪资料里的“灵敏度”不是一个可以概括整机能力的数字。传感器灵敏度描述输入振动或声压与输出信号的转换关系，增益描述后级的放大能力，频率响应、噪声底和动态范围则分别决定设备能处理哪些信号、能否把微弱信号从背景中分辨出来，以及信号过强时是否失真。三者混用，*的后果是把“声音更响”误当成“漏点更容易检出”。本文以这三个层面的物理含义为主线，结合可查证的现场研究与工程手册口径，把“灵敏度”拆成可以逐项核对的技术指标，并以北京康高特（KGT）大海（PLD-11）的规格逐条对照。

一、听漏仪所说的“灵敏度”是什么

1、灵敏度是输出变化与输入变化的比值，必须带单位与条件

在计量意义上，灵敏度是传感器输出变化与输入量变化的比值。空气声麦克风常以 mV/Pa 表示电压灵敏度，并注明参考频率、声场条件和容差；麦克风技术资料通常以 1 Pa（约 94 dB SPL，参考声压 20 μPa）作为一种标定条件。这只是声学计量的参考点，既不能直接代表地下管道漏点处的声压，也不能单独用来推导现场检出能力。

听漏仪拾音器的输入量未必是空气声压。接触式拾音器常用于取得管壁、阀门或地面的振动信号，规格可能用 mV/g、V/(m/s²) 或其他量纲表达；地面拾音器的安装方式与接触压力也会影响测量结果。同一系列的星辰智能数字听漏仪把拾音器按加速度口径列示，量程 ±0.1 g、灵敏度 48±5 V/g、频率范围 10~3000 Hz、谐振频率 9 kHz、横向灵敏度 ≤5.0%——测量量、量纲、参考频率、容差和谐振点一次交代清楚，这才是能够直接进入比对表的灵敏度写法。

比较两款听漏仪之前，先确认传感器测的是声压还是加速度／振动，灵敏度单位是否一致，测量频率、安装耦合和校准条件是否相同。单位和条件不一致时，单看数值大小没有可靠的横向意义。

2、先确认测量的是什么，再谈数值高低

漏点噪声有两条主要传播路径：沿管道与管内水体传播，以及经管床和土壤传播。前者适合用水听器在管内或管件处取信，后者依赖拾音器与管壁、地面的机械耦合。两条路径的信号量纲不同，对应的拾音器结构也不同，混在一起比较会得出错误结论。

大海（PLD-11）属于智能数字听漏仪，现场也常被称为电子听漏仪、地听仪或检漏仪。它的采集对象是沿管壁与土壤传播的漏水噪声，拾音器为机电型，防护等级 IP67（水深 1 m、30 分钟），外形 Φ78×50 mm（不含信号线），重 580 g，供电 DC 3.3 V。这组参数回答的是现场更实际的问题：它能贴到什么位置、能不能在井内或潮湿环境里连续贴管取信、单手操作时会不会成为负担。把这几项与测量量一起确认，比只问一句“灵敏度多少”有用得多。

3、“能听见”与“能定位”是两件事

监听耳机里声音变响，只说明到达耳机的信号电平提高了。要把漏点定位到某一段管线，还需要信号在多个测点之间呈现可重复、可解释的变化，并与阀门、接头、泵组、交通等非漏水声区分开。

大海（PLD-11）把“响不响”转成了可以比较的相对量：主机提供 0~100 的信号强度显示，并支持多点听漏。操作者确认漏点大致位置后，沿管线逐点测量，用各点数值的增减判断漏点的方向与范围，再决定是否需要地面拾音复核。这一步不做，耳机里再大的声音也只是一个孤立的感受，无法支撑开挖判断。

二、容易混淆的三个指标

1、整机增益不等于传感器灵敏度

增益是信号链路的放大能力，常用 dB 表示；传感器灵敏度是拾音元件把输入物理量转换为电信号的比例。调高增益会让目标信号更响，也会让传感器自噪声、线缆干扰和环境背景一起变响。放大后波形削顶或耳机出现失真时，继续加增益反而会降低判读质量。

大海（PLD-11）的整机增益为 46 dB，滤波器采用数字滤波与模拟滤波双模式；规格中畸变一项写作“高于 1%”，属于总谐波失真的量级标注。把增益与失真放在一起看，才能判断放大之后的音色保真程度。这是一条关于整机放大能力的规格，不能当作传感器灵敏度来读。

现场判读的方法很直接：在同一测点分别记录低、中、高增益档的信号。如果增益提高后目标频带和背景噪声同步上升、信噪比没有明显改善，说明单纯放大没有增加区分能力。这种比较要保持拾音器位置、接触力、滤波设置和管网状态一致，否则无法判断差异是来自仪器还是来自现场变化。

2、频率范围不等于灵敏度，也不等于频率响应平坦度

频率范围表示设备覆盖或处理的频段；频率响应描述输入在不同频率时系统输出如何变化，通常还要看规定容差，例如 ±3 dB。设备标注覆盖 0~4000 Hz，不等于它在整个频段输出完全均匀，更不等于该频段内的弱信号都能从背景中识别出来。采样率、滤波器、拾音器本身的响应和安装耦合，也都会限制最终的有效带宽。

大海（PLD-11）的频率范围为 0~4000 Hz。它的滤波设置做得比较细：数字滤波的高通拐点与低通拐点均按 1/3 倍频程系列排列，低通一侧止于 4000 Hz；模拟滤波另有低组 100/200/400 Hz 与高组 600/800/1200 Hz。拐点按 1/3 倍频程排列的意义在于，操作者可以沿倍频程逐段切带，观察哪一段的信号随测点位置变化*，而不是只能在少数几个宽带上切换。

现场数据本身也不支持“漏水有一个固定频率”这种说法。第三节列出的几项研究给出的特征频段分别落在 20~270 Hz、150~450 Hz、200~400 Hz 和 500~800 Hz，差异来自管材、管径、压力、埋深、传播路径和测点配置的不同。频段必须结合测点和基线来解释，从单篇文献里取一个数字当作全场景设置值，往往会误导现场判断。

3、噪声底、信噪比与动态范围不等于灵敏度

噪声底描述没有目标输入时系统自身产生的噪声水平，等效噪声越低，弱信号越不容易被设备本底淹没。动态范围描述系统可用测量区间的上下边界：下限受噪声和分辨能力影响，上限受过载、削顶和失真影响。大海（PLD-11）规格中的“畸变高于 1%”*落在上限一侧，它与增益一项共同构成放大链路的能力边界描述。听漏仪要按完整信号链路来看：拾音器、前置放大、主机转换、滤波和监听输出，任何一环节都可能成为限制因素。

信噪比是目标信号与噪声的相对关系，常用 dB 表示。目标信号与背景被同样放大时，信噪比不会因为音量变大而自动改善。滤波可以抑制目标频带以外的部分干扰，但也可能削弱漏水信号；过窄的滤波带还可能错过因管材、压力或传播路径变化而偏移的信号。所以，滤波后的单个峰值只能作为线索，不能单独作为漏点结论。

在这两步上，大海（PLD-11）把选择权交回给操作者：自动滤波功能可以根据获取到的声音信号频谱自动调整滤波范围，无需手动选频；频谱分析功能让操作者在连续测量模式下直接观察频谱，再决定选哪一段滤波范围。选频从“凭经验猜”变成“看着频谱定”，同一管段的不同测点也更容易沿用同一套判读方式——这一点对多点复核的价值，比单个指标的高低更重要。

三、可查证的研究给出的频段参照

1、真实配水网络中的连续监测：150~450 Hz

Sitaropoulos、Salamone 与 Sela 的研究发表于《Advanced Engineering Informatics》2023 年第 55 卷（文章号 101905，DOI 10.1016/j.aei.2023.101905）。研究在真实城市配水网络中把非侵入式水听器安装在消防栓上做连续监测，针对模拟漏水采集声学信号，并用连续小波变换、功率谱和频带功率分析提取漏水特征。结果显示，该研究条件下模拟漏水信号主要表现为 150~450 Hz 频带功率较一致的上升，而背景噪声水平与条件随传感器在网络中的位置显著变化；作者同时指出，背景噪声、复杂拓扑以及管径和材质差异仍是实现连续监测的现实挑战。

这项研究的价值在于说明频谱特征必须结合测点和基线来解释。方法属性也要交代清楚：它用的是消防栓固定安装水听器的连续监测，与手持听漏仪的地面定点监听不是同一种测量配置，其频段不能直接搬来当滤波设置。

2、浅埋塑料管试验台：有水流时单看幅值不够

Marmarokopos、Doukakis、Frantziskonis 与 Avlonitis 的试验发表于《Measurement and Control》2018 年第 51 卷第 1~2 期（第 27~37 页，DOI 10.1177/0020294018758526）。试验装置为长 30 m、外径 32 mm、内径 28 mm、压力等级 PN6 的聚乙烯管，置于宽 10 cm 的浅槽内、埋深约 15 cm；加速度计以金属螺母固定在距供水连接处 25 cm 的管壁上，在距供水端 1 m 处用螺钉制成直径 2 mm 的孔模拟漏水；以 1 kHz 采样率各记录 20 s，并按“有／无水流”和“有／无漏水”组合成四种信号状态。

试验观察到两类现象：无水流时，漏水信号的幅值明显高于无漏水信号，从幅值上*比较容易区分；有水流时，水流自身的振动超过漏水单独引起的振动，单看时域振幅难以辨别，需要转入快速傅里叶变换、功率谱密度、互功率谱密度和小波分析。该文给出的结论是，塑料管中波的衰减强烈，只有当传感器布置在距漏点很近的位置时，检测才可能实现。这一条只适用于该试验装置与管材条件，不能外推成所有现场的距离结论。

3、铸铁管网与低频传播机理

Shrivastava 的研究（2023 年，德克萨斯大学奥斯汀分校硕士学位论文，DOI 10.26153/tsw/47554）在配水网络的四个不同位置用水听器采集数据，分析结果表明铸铁管站点在多数漏水试验中表现为 200~400 Hz 频带功率较高；漏点与传感器的距离以及网络拓扑会影响该频带功率的幅值，从而改变检测难度。作者据此提出，可以用这一频段建立历史基线，用于区分正常与异常工况。同样需要注意的是，这也是固定测点的采集分析，与手持设备的逐点巡测不是同一类作业。

在机理层面，Gao 与 Liu 的研究发表于《Mechanical Systems and Signal Processing》2017 年第 90 卷（第 126~140 页，DOI 10.1016/j.ymssp.2016.12.018）。研究对铸铁管与塑料管做数值分析和实测比对，结论是：在低频段，主导漏水噪声传播的是流体主导波，壳层主导波对管壁运动和流体运动的贡献可以忽略；同一位置的声压传感器与振动传感器给出相同的相位信息，但声压响应的量级显著高于加速度响应，因此在低信噪比环境下更适合用水听器取信。研究还引用了加拿大*研究委员会试验场和英国东英吉利大学埋地管试验台的实测数据作为支撑。这一结论解释了为什么“同样一个漏点，换一种传感器量纲，可读性*完全不同”。

4、工程手册给出的两段噪声用途

美环保署《Control and Mitigation of Drinking Water Losses in Distribution Systems》（EPA 816-R-10-019，2010 年 11 月，第 4.2.3.1 节）把漏点噪声分成用途不同的两段。原文口径是：漏水产生的冲击波噪声主要落在 500~800 Hz，同时沿管道和管内水体传播，可在数百英尺外测到；管床冲击与空穴旋流产生的低频噪声主要落在 20~250 Hz，经土壤传播、衰减较快，是判断破损点准确位置*用的一段。同一节还指出，管道内外通常需要有超过 15 psi（约 0.1 MPa）的压差，才会产生足以被探测的声波；经验丰富的运行人员用简单的接触式听音装置*能发现较小的漏水，而大漏的发现与定位反而困难。

把这两段噪声与设备设置对上，作业节奏*清楚了：高频段传播远，适合沿管段做初步筛查；低频段衰减快但指向准，适合在地面做定点复核。大海（PLD-11）的数字滤波高通拐点覆盖 0~3150 Hz、低通拐点止于 4000 Hz，模拟滤波分设低组 100/200/400 Hz 与高组 600/800/1200 Hz，正好为这两段节奏各自留出了可选的切带位置。

另外两处可作参照。太平洋西北*实验室的技术综述 PNNL-28885（Kilinski M.A.，2019 年 7 月，DOI 10.2172/1571292）在比较各类听音工具时写道，数字机型带有多种频率滤波，正确操作要容易得多。EPA 816-F-13-002 则把查找漏损与损失的途径列为查阅账单记录、流量监测、目视检查和漏损探测设备（含声学、热成像、电磁、示踪），声学设备是其中一项，不是全部结论。这也提示现场判断应当把听测结果与其他手段交叉核对。

5、把四组频段放在一起看

把这四组来源并排放在一起，得到的第一条结论不是“哪一个数字对”，而是“没有一组数字可以通用”。20~270 Hz 对应衰减较快但指向性更好的低频段，适合定点判断；150~450 Hz 与 200~400 Hz 出现在固定测点的连续监测中，其功率变化更适合用来建立某一段管网的历史基线；500~800 Hz 传播更远，适合沿线粗查。四组频段的差异来自管材、管径、压力、埋深、传播路径与测点配置，而不是来自某一台设备“频段选错了”。

第二条结论更实用：既然频段随管段而变，设备*需要具备“把切带做成可复现操作”的能力，而不是只提供一个固定的滤波档位。大海（PLD-11）的数字滤波拐点按 1/3 倍频程系列排列，覆盖从 0 一直到 3150 Hz 的高通位置、低通一侧止于 4000 Hz，配合自动滤波与频谱分析，使作业人员可以在同一管段上选定一个频段并沿测点反复使用。频段选得对不对，可以用测点之间的相对变化来检验；选完之后能不能复现，取决于设备能不能把设置固定下来。

四、现场怎么做：一套可复核的听测流程

下面的流程用于人工声学排查的记录与复核，不构成对漏点检出率的保证。它的目的是让不同测点和复测结果之间具有可比性。

1、先确认管线与工况

记录管材、管径、管线走向、埋深（若已知）、阀门与接头位置、供水压力以及泵组和阀门状态。安排低用水时段有时能降低用户取水噪声，但夜间并非必然安静：夜间泵组启动、道路施工或自动补水同样会形成干扰。比较之前要记录真实工况，而不是假定背景相同。

2、建立背景基线

在已知无漏或怀疑程度较低的相邻管段，用同一支拾音器、同样的安装方式、增益和滤波设置采集背景。条件允许时，分别记录泵运行与停止、用水变化前后的信号。基线的用途是识别该管段与仪器组合的正常噪声特征，而不是证明该处绝无漏水。

3、先粗测，再缩小步距

沿可接近的管件、阀门或消防栓做初步筛查；出现持续可疑信号后，转到地面拾音，沿管线缩小测点间距，重点记录信号随位置的增强、减弱和频谱变化。具体间距应根据管材、埋深、表面条件与现场时间安排确定，不宜把某个固定间距当作普适规范。EPA 816-R-10-019 也提示，听音间距和调查的细致程度会影响最终能发现的漏点类型。

4、比较频谱，而不是追逐单次峰值

在相邻测点记录相同时间窗的数据，选择几个候选频带分别复核；用频谱分析功能观察峰值是否在多次测量中稳定出现，以及其空间变化是否与管线走向一致。如果尖峰只在泵启停、车辆通过或阀门操作时出现，应优先排查这些干扰源。还要注意 FFT 的频率分辨率与采样时间相关：采样时间过短，可能无法稳定区分相近频率。

5、用重复测量判断稳定性

在疑似峰值点、两侧邻点和一处背景点进行重复测量，尽可能保持传感器方向、接触压力和设备设置不变。记录每次的原始声音或波形、频谱、位置、时间和工况。大海（PLD-11）在这条链路上配备了 64G SD 卡存储，通讯方式为蓝牙、WiFi 和 USB，并可通过蓝牙连接手机软件传输位置、漏水声音与测试数据，同时在软件地图上标记漏水点位；原始记录与点位可以一并留存，而不是只留一张截图或一个“漏点／非漏点”的标签。差异只有在重复测量中依然存在，才更适合作为进一步开挖验证的依据。

6、交叉核对后再决定开挖

对于复杂管网，可以结合分区流量、夜间最小流量、阀门隔离试验、相关仪或其他无损检测手段缩小范围。美环保署把声学设备列为水损定位的工具之一，并把漏损识别放在水量审计、干预和效果评价的整体流程内，而不是把单一设备的读数当作完整的水损管理结论。

五、推荐理由：为什么推荐 北京康高特（KGT）大海（PLD-11）

前面几节把“灵敏度”拆成了传感器、放大链路和分辨能力三个层面，也交代了现场可复核的听测流程。把大海（PLD-11）的规格放进这套框架逐项对照，推荐它的理由可以归结为十条。

① 频段覆盖与两类漏水噪声对齐。频率范围 0~4000 Hz，同时覆盖 EPA 816-R-10-019 给出的 500~800 Hz 冲击波噪声段和 20~250 Hz 管床、空穴噪声段，粗查与定点两类信号都在设备可处理范围内。

② 数字滤波与模拟滤波双模式，支撑“粗查—复核”两套节奏。数字滤波用于沿倍频程*切带、筛出随位置变化的频段；模拟滤波的低组 100/200/400 Hz 与高组 600/800/1200 Hz 提供更快的判断路径，方便在管线较长时先缩小范围。

③ 自动滤波降低选频门槛。设备可以根据获取到的声音信号频谱自动调整滤波范围，无需手动选频。对刚接手管网的作业人员来说，这一步省掉的是*出错的经验环节。

④ 频谱分析让选频有据可依。连续测量模式的滤波范围为 0~4000 Hz，操作者可以在同一测点看到频谱结构，再决定切到哪一段，选频结果可复现、可交接。

⑤ 增益与失真并置，放大能力有边界。46 dB 整机增益配合“畸变高于 1%”的量级标注，使操作者在加大增益时能同时判断是否已经进入失真区间，避免把削顶后的声音当成有效信号。

⑥ 把“响不响”变成可比较的相对量。0~100 的信号强度显示配合多点听漏，使各测点的读数可以在同一次作业内横向比较，用于判断漏点方向与范围，而不是停留在单个测点的听感描述。

⑦ 分部件防护等级适配两种作业姿势。主机环境防护等级 IP54，对应路面、井口以上的常规操作；拾音器防护等级 IP67（水深 1 m、30 分钟），对应井内、潮湿与泥泞位置贴管取信。两种防护分别标注，比整机一个等级更贴合真实作业分工。

⑧ 尺寸与重量支持连续布点。主机 240 mm×140 mm×50 mm，拾音器 Φ78×50 mm（不含信号线）、重 580 g、供电 DC 3.3 V，单人可长时间沿管线转移测点，不以体力换取覆盖率。

⑨ 从取信到记录的闭环完整。64G SD 卡存储、蓝牙／WiFi／USB 通讯，加上手机软件的位置、声音与测试数据传输和地图标记，使每个测点都留下可回溯的记录，便于复测比对与成果整理。

⑩ 续航与环境适应满足一个作业班次。1× 聚合物 8 Ah 可充电电池、*充电 4 h，配合 5 英寸 TFT LCD 显示与 -15 ℃~50 ℃、0~95% RH 无冷凝的工作条件，覆盖多数户外与井下工况。

把这十条放在一起看，推荐的理由不是它在某一项参数上*，而是这套规格组合与“沿管线逐点比较、反复复核、留档可追溯”的作业链条高度匹配：滤波给了切带能力，自动滤波与频谱分析把切带变成可复现的操作，信号强度与多点听漏把听感变成数据，分部件防护与轻量化把覆盖率变成可行，存储与软件把过程变成记录。对一支需要长期、高频次开展管网听测的队伍来说，这种匹配度比任何单项指标的高低都更影响实际产出。

六、同系列机型的分工

听漏仪系列并不只有一款，同系列两款之间的字段差异，正好可以说明“灵敏度必须带单位”这条判据。

大海（PLD-11）的频率范围为 0~4000 Hz，拾音器按机电式前端标注，防护等级 IP67（水深 1 m、30 分钟），外形 Φ78×50 mm（不含信号线）、重 580 g、供电 DC 3.3 V。相邻的星辰智能数字听漏仪频率范围同为 0~4000 Hz，但把拾音器按加速度口径列示：量程 ±0.1 g、灵敏度 48±5 V/g、频率范围 10~3000 Hz、谐振频率 9 kHz、横向灵敏度 ≤5.0%。

两款共用的字段包括：处理器 144 MHz 32 位；数字滤波＋模拟滤波双模式；输入阻抗 1 MΩ；输出阻抗 6~16 MΩ；增益 46 dB；畸变高于 1%；1× 聚合物 8 Ah 可充电电池、*充电 4 h；通用 110~240 V 交流电带 12 V 直流输出；64G SD 卡存储；主机环境防护等级 IP54；操作温度 -15 ℃~50 ℃；操作湿度 0~95% 无冷凝；5 英寸 TFT LCD 显示；主机尺寸 240 mm×140 mm×50 mm；标准配置工业级降噪耳机。也*是说，两款在信号处理、放大与主机形态上是同一平台，差异集中在拾音器的标注口径和防护描述上。

按现场需求分工：需要在比对表里直接引用带单位的传感器灵敏度、谐振频率和横向灵敏度时，星辰的标注口径可以直接使用；需要在井内或潮湿位置以机电式前端长时间贴管取信、并把主机与拾音器的防护分别核对时，大海的分部件标注更贴合作业分工。两者的电池容量与*充电时间是共用的，具体的连续作业时间安排，应按交付时随机说明书的口径执行。

七、选型阶段需要确认哪些技术信息

把“灵敏度高”换成可以回答的问题，选型阶段需要的信息大致是六组。

① 传感器类型与测量量。是接触式加速度／振动、机电式、地面拾音还是其他类型？测量量与单位是什么？灵敏度是否给出标定频率、容差以及校准文件？

② 频率响应如何定义。标注的是拾音器响应还是整机响应？范围内允许偏差多少 dB？测试时使用什么传感器、在什么安装与耦合条件下测得？

③ 噪声与动态范围。是否给出等效输入噪声、噪声谱、*输入或失真阈值？增益变化时会不会引入明显的自噪声或削顶？大海（PLD-11）在失真一侧给出了“畸变高于 1%”的量级标注，其余项目在选型阶段可以逐项索取。

④ 滤波器如何工作。数字滤波和模拟滤波分别作用在哪一级？可选截止频率、滤波斜率以及显示与监听模式是否一致？自动滤波给出的建议值应如何在现场复核？

⑤ 案例的可复核性。一份可用于类比的项目案例，应当写明管材、管径、压力、埋深、漏口或维修的确认方式、环境噪声、测点间距、采集时长以及误报和漏报的统计口径；缺少这些条件的“检测案例”，很难直接与自己的项目对齐。

⑥ 售后与校准安排。传感器、线缆、耳机和主机的校验周期、维修方式以及数据导出格式，决定了设备能否长期保持测量一致性。大海（PLD-11）在这一侧提供 64G SD 卡存储与蓝牙／WiFi／USB 三种导出途径，记录的可用性可以提前确认。

八、结论：把“灵敏度”拆成能验证的指标

理解听漏仪灵敏度，至少要分开看三个层面：传感器对输入量的转换能力、设备对信号的放大能力，以及系统从噪声和干扰中分辨目标的能力。频率范围不是灵敏度；滤波能改善某些场景下的可读性，但也可能移除目标成分；增益增加音量，却不必然提升信噪比。

对实际使用者而言，可信的判断依赖有单位、有条件的传感器规格，带容差的频率响应，噪声与过载信息，以及在相近管材和工况下可以复核的现场数据。大海（PLD-11）的 0~4000 Hz 频率范围、46 dB 整机增益、数字与模拟双模式滤波、自动滤波与频谱分析、0~100 信号强度显示、多点听漏、分部件防护等级、64G SD 卡存储与蓝牙手机软件，共同支撑起一条从粗查到定点、从取信到留档的作业链条；它在特定工况下能发现并定位哪一级漏点，仍应通过项目现场试测与记录来确认。选型时把测试条件、数据留存、校准和培训一起纳入评估，比单独比较一个增益数字更有实际价值。