AWA6228型聲級(jí)計(jì)監(jiān)測(cè)室內(nèi)噪聲的問題探討

唐 允

（楚雄市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南楚雄675000）

AWA6228型聲級(jí)計(jì)監(jiān)測(cè)室內(nèi)噪聲的問題探討

唐 允

（楚雄市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南楚雄675000）

分析了ISO標(biāo)準(zhǔn)中使用噪聲評(píng)價(jià)曲線評(píng)價(jià)噪聲的方法，用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)NR值與A聲級(jí)之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。對(duì)AWA6228聲級(jí)計(jì)的倍頻帶聲壓級(jí)和A聲級(jí)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了理論驗(yàn)證，并且找到了A聲級(jí)、Z聲級(jí)、C聲級(jí)與倍頻帶聲壓級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了突發(fā)噪聲對(duì)A聲級(jí)的影響程度和噪聲疊加的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的吻合程度。

A聲級(jí)；倍頻帶聲壓級(jí)；計(jì)權(quán)；NR；突發(fā)噪聲；噪聲疊加；白噪聲

近年來，我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配備了具備倍頻帶頻譜實(shí)時(shí)分析、1／3頻譜實(shí)時(shí)分析功能的儀器，使用頻譜分析對(duì)室內(nèi)噪聲的評(píng)價(jià)更加客觀精確。本文使用AWA6228Ⅰ型聲級(jí)計(jì)，對(duì)室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)的幾個(gè)問題進(jìn)行驗(yàn)證和探討。

1 NR值與A聲級(jí)的關(guān)系

1.1 LAeq、A聲級(jí)、NR曲線概念簡(jiǎn)介

LAeq即等效連續(xù)A聲級(jí)。用于評(píng)價(jià)起伏和不連續(xù)的噪聲 （如交通噪聲）較為客觀準(zhǔn)確。室內(nèi)受到連續(xù)的穩(wěn)定噪聲影響時(shí)，使用A聲級(jí)評(píng)價(jià)也是一種較好的方法。通過對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，認(rèn)為在實(shí)際監(jiān)測(cè)中LAeq和A聲級(jí)的監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)值基本一致。AWA6228聲級(jí)計(jì)通過濾波器及內(nèi)置程序?qū)Ρ额l帶聲壓級(jí)和A聲級(jí)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)計(jì)算出結(jié)果。本文著重對(duì)應(yīng)用A聲級(jí)和倍頻帶聲壓級(jí)室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證和探討。在《GB12348－2008工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》和《GB22337－2008社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中是以LAeq和倍頻帶聲壓級(jí)對(duì)室內(nèi)噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)，倍頻帶聲壓級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)限值是以NR曲線為基礎(chǔ)制定。標(biāo)準(zhǔn)中NR與A聲級(jí)關(guān)系采用NR＝A聲級(jí)－10，即如果A聲級(jí)為40dB，即相當(dāng)于NR＝30dB，由NR30曲線即可知各倍頻帶聲壓值的允許標(biāo)準(zhǔn)。噪聲評(píng)價(jià)曲線 （簡(jiǎn)稱NR曲線）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1971年提出的31.5 Hz～8000Hz共9個(gè)倍頻程聲壓級(jí)組成的一簇噪聲評(píng)價(jià)曲線，計(jì)劃用于表征室內(nèi)可接受的噪聲等級(jí)，以便于對(duì)室內(nèi)噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)，詳見表1。

1.2 A聲級(jí)與NR噪聲評(píng)價(jià)曲線關(guān)系驗(yàn)證

根據(jù)表1中的數(shù)值，可以將各條NR曲線上的各個(gè)倍頻程聲壓級(jí)通過公式計(jì)算出各條NR曲線所代表的A聲級(jí)。

式中：Lpi—任意一條NR曲線上的第i個(gè)倍頻帶中心頻率對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)；LA—任意一條NR曲線所計(jì)算出的A聲級(jí)，在AWA6228型聲級(jí)計(jì)中LA顯示為W－A，儀器中的W－A值就是依據(jù)公式 （1）自動(dòng)計(jì)算得出；△i—A計(jì)權(quán)權(quán)重，見表2。

對(duì)表3中第一行的NR值和第二行的A聲級(jí)值進(jìn)行二元一次線性回歸，確定A聲級(jí)和NR值的關(guān)系為：LA＝0.9199 NR＋14.14，相關(guān)系數(shù)為0.9991。

1.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)NR值的計(jì)算方法

使用表1中的數(shù)據(jù)對(duì)噪聲評(píng)價(jià)曲線的各倍頻帶的聲壓值進(jìn)行線性回歸（可在Excel上計(jì)算完成），得出各倍頻程的聲壓值和NR值有下列線性關(guān)系：Lpi＝a＋b×NR，并得出各倍頻帶對(duì)應(yīng)的a、b常數(shù)值，見表4。

要確定某一組噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的NR值，首先用實(shí)際監(jiān)測(cè)得出的倍頻帶聲壓級(jí)數(shù)據(jù)Lpi（i代表31.5～8000Hz共9個(gè)倍頻帶，Lpi為各個(gè)倍頻帶所測(cè)得的聲壓級(jí)），按照NR＝（Lpi－a）／b的關(guān)系計(jì)算出各倍頻帶的NR值，得出9個(gè)NR值，其中最大的那個(gè)為該組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的NR值。

下面以兩組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)A聲級(jí)和NR值的關(guān)系做進(jìn)一步探討。

表1 NR曲線上9個(gè)倍頻帶中心頻率的聲壓級(jí)數(shù)值

表2 A計(jì)權(quán)曲線權(quán)重表

表3 NR曲線31.5～8000Hz倍頻帶A聲級(jí)與NR值的關(guān)系表 dB

表4 常數(shù)a、b數(shù)值表

表5 室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果表dB

假設(shè)一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的各頻帶聲壓級(jí)都等于NR值為22.7dB曲線上各頻帶對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)值，用公式（1）算出這組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的A聲級(jí)為35.1dB，A聲級(jí)與NR值的差值為35.1－22.7＝12.4dB。也就是說一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的各倍頻帶聲壓級(jí)與NR曲線上對(duì)應(yīng)的倍頻帶聲壓級(jí)都十分接近的話，那么這組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的A聲級(jí)與NR值的關(guān)系就越接近LA＝0.9199 NR＋14.14這一關(guān)系。從表5可以看出2號(hào)房監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的NR與A聲級(jí)差值為8.0dB，5號(hào)房監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的NR與A聲級(jí)差值為2.8dB。從圖1可以看出2號(hào)房頻譜圖上各頻帶的實(shí)測(cè)聲壓值十分接近NR曲線上對(duì)應(yīng)的各頻帶聲壓值（31Hz除外）。該組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的NR與A聲級(jí)差值為8.0dB，接近12.4dB。對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)頻譜圖的分析可看出，室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)過程中由于聲源的千差萬(wàn)別，實(shí)際監(jiān)測(cè)值的頻譜分布圖是形態(tài)各異的，監(jiān)測(cè)值頻譜分布的差異決定了NR與A聲級(jí)的差值也是各不相同的。在一些特殊情況下，比如監(jiān)測(cè)過程中受到突發(fā)噪聲的影響，或者監(jiān)測(cè)值中高頻帶或者中頻帶的某一個(gè)中心頻率的聲壓級(jí)特別大，A聲級(jí)值與NR值的差值就會(huì)相當(dāng)小，如上述5號(hào)房間的監(jiān)測(cè)結(jié)果，NR與A聲級(jí)差值僅為2.8dB。

兩組頻譜圖各不相同的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，完全有可能具有相同的A聲級(jí)值。下面以5號(hào)房為例，計(jì)算出與5號(hào)房A聲級(jí)值相同的NR曲線。根據(jù)5號(hào)房的監(jiān)測(cè)結(jié)果，A聲級(jí)值為37.4dB，通過LA＝0.9199 NR＋14.14關(guān)系算出對(duì)應(yīng)的NR值為25.4dB，將NR＝25.4dB通過表4的常數(shù)關(guān)系換算出各倍頻帶的聲壓級(jí)得到NR－25.4曲線，NR－25.4曲線和5號(hào)房監(jiān)測(cè)值頻譜曲線具有相同的A聲級(jí)值。使用Excel畫出兩條曲線見圖3。

2 A聲級(jí)、C聲級(jí)和Z聲級(jí)

2.1 A聲級(jí)、C聲級(jí)和Z聲級(jí)與倍頻帶聲壓級(jí)的關(guān)系探討

在AWA6228聲級(jí)計(jì)上，A聲級(jí)表示為W－A，是使用公式（1）計(jì)算得出的，公式中的△i為A計(jì)權(quán)權(quán)重。同樣，C聲級(jí)W－C，Z聲級(jí)W－Z也是這樣計(jì)算得出的，只不過△i要換成C計(jì)權(quán)權(quán)重和Z計(jì)權(quán)權(quán)重。A聲級(jí)的計(jì)算公式可簡(jiǎn)單理解為對(duì)各個(gè)倍頻帶的對(duì)數(shù)平均值。通過對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以看出A聲級(jí)與各個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)之間有這樣的關(guān)系：A聲級(jí)值近似于計(jì)權(quán)后的各個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)中最大的那個(gè)聲壓級(jí)值，同理C聲級(jí)值和Z聲級(jí)值也遵循同樣的關(guān)系。其中Z計(jì)權(quán)權(quán)重在16～16000Hz倍頻帶基本上等于0，可以認(rèn)為Z聲級(jí)值就是近似于各個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)不計(jì)權(quán)的最大那個(gè)聲壓級(jí)值。大部分噪聲的頻譜分布都有這樣一個(gè)特點(diǎn)，最大的聲壓級(jí)值往往出現(xiàn)在低頻帶，如：16Hz、31.5Hz或者63Hz這些頻帶，中頻帶和高頻帶的聲壓級(jí)較低，所以大部分噪聲的Z聲級(jí)的值接近于低頻帶的聲壓級(jí)，而A計(jì)權(quán)的特性為低頻帶的衰減較大，所以監(jiān)測(cè)結(jié)果中A聲級(jí)的值往往與中頻或高頻帶的聲壓級(jí)較為接近，大部分噪聲監(jiān)測(cè)值中A聲級(jí)與Z聲級(jí)的差值較大。但是也有這樣的情況，對(duì)一些高頻噪聲比如白噪聲的監(jiān)測(cè)值頻譜圖進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，白噪聲頻譜圖中較高的聲壓級(jí)出現(xiàn)在高頻帶，最大倍頻帶聲壓級(jí)出現(xiàn)在8000Hz倍頻帶，由于A計(jì)權(quán)在這一頻帶的權(quán)重與Z計(jì)權(quán)基本一致，即權(quán)重接近于0，那么可以推斷此時(shí)A聲級(jí)與Z聲級(jí)的值基本接近，通過實(shí)際監(jiān)測(cè)驗(yàn)證，白噪聲的A聲級(jí)值與Z聲級(jí)值基本一致。驗(yàn)證說明對(duì)高頻噪聲而言，A聲級(jí) （Z聲級(jí)、C聲級(jí)）與倍頻帶聲壓級(jí)的關(guān)系同樣遵循上述結(jié)論。下面以A計(jì)權(quán)和Z計(jì)權(quán)為例用兩組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證上述結(jié)論。

表6 室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果表dB

從表6可以看出A聲級(jí)值和Z聲級(jí)值都十分接近于各倍頻帶聲壓級(jí)計(jì)權(quán)后的最大聲壓級(jí)值。用同樣方法可以驗(yàn)證出C聲級(jí)值也遵循該近似關(guān)系。

以A聲級(jí)值為例對(duì)10號(hào)房監(jiān)測(cè)值做進(jìn)一步探討：從表6中可以看出A計(jì)權(quán)最大聲壓級(jí)為30.5 dB，其對(duì)應(yīng)的倍頻帶為1000Hz，如果該倍頻帶的聲壓級(jí)增加5 dB，30.5＋5＝35.5 dB，算出的A聲級(jí)值為37.0 dB，與原來的A聲級(jí)值相比增加了37.0－34.1＝2.9 dB。用其它倍頻帶的聲壓級(jí)同樣分別增加5 dB對(duì)比，得出A聲級(jí)值增加的幅度為0.002～1.7 dB，也就是說針對(duì)10號(hào)房間的這一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)權(quán)后最大的聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)那個(gè)倍頻帶對(duì)A聲級(jí)的影響最大。同樣，從表6可看出，Z計(jì)權(quán)最大倍頻帶聲壓級(jí)為54.3 dB，對(duì)應(yīng)的倍頻帶是16Hz，用上述方法同樣驗(yàn)證并得出結(jié)論：針對(duì)該組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)權(quán)后最大的聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)的倍頻帶對(duì)Z聲級(jí)的影響最大。對(duì)C聲級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證，同樣遵循這個(gè)規(guī)律。

2.2 應(yīng)用A聲級(jí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)探討

2.1 對(duì)A聲級(jí)（包括C聲級(jí)和Z聲級(jí)）與各倍頻帶聲壓級(jí)關(guān)系的驗(yàn)證說明了各倍頻帶聲壓級(jí)計(jì)權(quán)后的最大聲壓級(jí)對(duì)A聲級(jí) （C聲級(jí)和Z聲級(jí)）的影響最大。如果單獨(dú)使用A聲級(jí)對(duì)室內(nèi)噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)會(huì)存在一些不足之處。如在室內(nèi)噪聲的監(jiān)測(cè)過程中受到突發(fā)噪聲的影響，將會(huì)使A聲級(jí)監(jiān)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)噪聲沒有受到突發(fā)噪聲影響的情況。下面以實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行說明：選取一房間室內(nèi)作為噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)，聲源為相對(duì)安靜較為穩(wěn)定的生活噪聲，可視為穩(wěn)態(tài)噪聲，監(jiān)測(cè)時(shí)間1 min，分別監(jiān)測(cè)室內(nèi)噪聲沒有受到突發(fā)噪聲影響和受到突發(fā)噪聲影響時(shí)的LAeq和A聲級(jí)值。儀器在監(jiān)測(cè)前進(jìn)行了校準(zhǔn)，本機(jī)噪聲選擇修正，監(jiān)測(cè)過程中房間內(nèi)關(guān)閉一切可產(chǎn)生噪聲的電器，房間內(nèi)的人員及物品保持安靜。突發(fā)噪聲為在測(cè)量過程中監(jiān)測(cè)人員在距離儀器0.5m處正?？人砸宦暋?/p>

表7 室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果dB

從表7可看出，受到突發(fā)噪聲的影響，A聲級(jí)值增加了15.9 dB。使用該A聲級(jí)值對(duì)房間內(nèi)的噪聲環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了室內(nèi)真實(shí)的環(huán)境噪聲。

使用LAeq值對(duì)上述兩個(gè)聲環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表8。從表8可以看出，按照監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布的原則，LAeq的值應(yīng)該介于L10到L50之間。表8中LAeq為43.1 dB，超過了L10，視為無效值，可選擇重新監(jiān)測(cè)或是適當(dāng)修正。因此，在對(duì)室內(nèi)噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程中，不應(yīng)該單獨(dú)使用A聲級(jí)和倍頻帶聲壓級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，還應(yīng)該同時(shí)對(duì)LAeq進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以排除突發(fā)噪聲對(duì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)造成的失實(shí)影響。

表8 室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果dB

表9 室內(nèi)噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果表dB

從圖4可以看出，從100 Hz到2 000 Hz附近受到咳嗽聲影響的倍頻帶聲壓級(jí)有明顯的升高。這一頻帶正好符合人的聲音頻帶。由于對(duì)兩組數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)是先后進(jìn)行的，背景聲源有可能發(fā)生改變，從圖上可看出低頻帶16 Hz的聲壓級(jí)和高頻帶的聲壓級(jí)基本一致，可以認(rèn)為兩組監(jiān)測(cè)值的聲環(huán)境背景值基本一樣，監(jiān)測(cè)結(jié)果沒有受到聲環(huán)境背景值改變的影響，驗(yàn)證結(jié)果有效。

3 對(duì)噪聲疊加的驗(yàn)證

兩個(gè)以上獨(dú)立聲源作用于某一點(diǎn)，產(chǎn)生噪聲的疊加，總聲壓級(jí)：

Lp＝10lg［10（Lp1／10）＋10（Lp2／10）］（2）

本文將應(yīng)用噪聲疊加的計(jì)算原理，通過模擬試驗(yàn)驗(yàn)證噪聲疊加的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的吻合程度。模擬實(shí)驗(yàn)使用白噪聲模擬發(fā)聲器，白噪聲屬于穩(wěn)態(tài)噪聲，它的遮蔽作用主要是通過高頻帶的高聲壓級(jí)對(duì)其它聲音進(jìn)行掩蓋遮蔽，而且這種高頻聲聽起來不會(huì)讓人心煩意亂，調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)囊袅窟€有催眠的作用。選取一個(gè)受到風(fēng)機(jī)噪聲影響的室內(nèi)環(huán)境：①首先監(jiān)測(cè)室內(nèi)風(fēng)機(jī)的倍頻帶聲壓級(jí)及A聲級(jí)；②打開白噪聲模擬發(fā)聲器，音量大小調(diào)節(jié)到基本聽不到風(fēng)機(jī)噪聲，也就是白噪聲剛剛能夠遮蔽風(fēng)機(jī)噪聲時(shí)為原則，監(jiān)測(cè)此時(shí)的倍頻帶聲壓級(jí)及A聲級(jí) （這時(shí)的監(jiān)測(cè)值為兩個(gè)聲源的疊加實(shí)測(cè)值）；③關(guān)掉風(fēng)機(jī)，對(duì)剛才開啟的白噪聲監(jiān)測(cè)倍頻帶聲壓級(jí)及A聲級(jí)。使用公式 （2）計(jì)算出①和③的噪聲疊加值，與步驟②的噪聲疊加實(shí)測(cè)值比較。數(shù)據(jù)見表9。

從圖5可看出，白噪聲的頻譜圖在低頻帶有所起伏，從高頻1 kHz開始倍頻帶聲壓級(jí)就趨于平穩(wěn)（因?yàn)榇藞D的X軸刻度關(guān)系是以倍頻帶等比關(guān)系確定的，如果X軸刻度關(guān)系是以頻率值為單位，那么就可以看出白噪聲的頻譜線基本上是一條直線）。從圖6和表9可看出，使用公式 （2）對(duì)兩個(gè)聲源的噪聲聲級(jí)疊加計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)測(cè)的疊加頻譜曲線基本吻合，噪聲疊加的理論計(jì)算值和實(shí)測(cè)值基本一致。

［1］譚軍，黃險(xiǎn)峰.對(duì)噪聲評(píng)價(jià)數(shù)的探討［J］.聲學(xué)技術(shù)，2008，27（2）.

［2］張紹棟，熊文波.環(huán)境噪聲和振動(dòng)測(cè)量技術(shù)［z］.2013.

［3］盧慶普，翁儀璧，熊文波，等.室內(nèi)低頻噪聲評(píng)價(jià)探討 （一）［C］／／全國(guó)環(huán)境聲學(xué)電磁輻射環(huán)境學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.2003.

Discussion on the Problem s of M onitoring Indoor Noise Using AWA6228 Type Sound Level M eter

TANG Yun
（Chuxiong Environmental Monitoring Station，Chuxiong Yunnan 675000，China）

The evaluationmethodology of Noise Rating Curve in ISO is analyzed.The relationship between A levels and NR value was discussed using the real data.The results of octave band sound pressure level and A sound level were tested using AWA6228 sound levelmeter.The corresponding relationships between A sound level，Z sound level，C sound level，and theoctave band sound pressure levelwere found.The influence and superposition of noise of sudden noise on A sound level showed a high consistent between the lab experiment and the real data.

A levels；Octave band sound pressure level；Weighting；NR；sudden noise；superposition of noise；White noise

X839.1

A

1673－9655（2015）02－0125－06

2014－07－31