AWA6228型聲級計監測室內噪聲的問題探討

唐 允

（楚雄市環境監測站，云南楚雄675000）

AWA6228型聲級計監測室內噪聲的問題探討

唐 允

（楚雄市環境監測站，云南楚雄675000）

分析了ISO標準中使用噪聲評價曲線評價噪聲的方法，用實測數據對NR值與A聲級之間的關系進行了探討。對AWA6228聲級計的倍頻帶聲壓級和A聲級監測結果進行了理論驗證，并且找到了A聲級、Z聲級、C聲級與倍頻帶聲壓級之間的對應關系。通過模擬實驗驗證了突發噪聲對A聲級的影響程度和噪聲疊加的理論計算值與實測值之間的吻合程度。

A聲級；倍頻帶聲壓級；計權；NR；突發噪聲；噪聲疊加；白噪聲

近年來，我國的環境監測系統配備了具備倍頻帶頻譜實時分析、1／3頻譜實時分析功能的儀器，使用頻譜分析對室內噪聲的評價更加客觀精確。本文使用AWA6228Ⅰ型聲級計，對室內噪聲監測的幾個問題進行驗證和探討。

1 NR值與A聲級的關系

1.1 LAeq、A聲級、NR曲線概念簡介

LAeq即等效連續A聲級。用于評價起伏和不連續的噪聲 （如交通噪聲）較為客觀準確。室內受到連續的穩定噪聲影響時，使用A聲級評價也是一種較好的方法。通過對大量監測數據進行比較，認為在實際監測中LAeq和A聲級的監測結果數值基本一致。AWA6228聲級計通過濾波器及內置程序對倍頻帶聲壓級和A聲級進行同步監測并實時計算出結果。本文著重對應用A聲級和倍頻帶聲壓級室內噪聲監測進行驗證和探討。在《GB12348－2008工業企業廠界環境噪聲排放標準》和《GB22337－2008社會生活環境噪聲排放標準》中是以LAeq和倍頻帶聲壓級對室內噪聲進行評價，倍頻帶聲壓級的標準限值是以NR曲線為基礎制定。標準中NR與A聲級關系采用NR＝A聲級－10，即如果A聲級為40dB，即相當于NR＝30dB，由NR30曲線即可知各倍頻帶聲壓值的允許標準。噪聲評價曲線 （簡稱NR曲線）是國際標準化組織于1971年提出的31.5 Hz～8000Hz共9個倍頻程聲壓級組成的一簇噪聲評價曲線，計劃用于表征室內可接受的噪聲等級，以便于對室內噪聲進行評價，詳見表1。

1.2 A聲級與NR噪聲評價曲線關系驗證

根據表1中的數值，可以將各條NR曲線上的各個倍頻程聲壓級通過公式計算出各條NR曲線所代表的A聲級。

式中：Lpi—任意一條NR曲線上的第i個倍頻帶中心頻率對應的聲壓級；LA—任意一條NR曲線所計算出的A聲級，在AWA6228型聲級計中LA顯示為W－A，儀器中的W－A值就是依據公式 （1）自動計算得出；△i—A計權權重，見表2。

對表3中第一行的NR值和第二行的A聲級值進行二元一次線性回歸，確定A聲級和NR值的關系為：LA＝0.9199 NR＋14.14，相關系數為0.9991。

1.3 實測數據NR值的計算方法

使用表1中的數據對噪聲評價曲線的各倍頻帶的聲壓值進行線性回歸（可在Excel上計算完成），得出各倍頻程的聲壓值和NR值有下列線性關系：Lpi＝a＋b×NR，并得出各倍頻帶對應的a、b常數值，見表4。

要確定某一組噪聲監測數據的NR值，首先用實際監測得出的倍頻帶聲壓級數據Lpi（i代表31.5～8000Hz共9個倍頻帶，Lpi為各個倍頻帶所測得的聲壓級），按照NR＝（Lpi－a）／b的關系計算出各倍頻帶的NR值，得出9個NR值，其中最大的那個為該組監測數據的NR值。

下面以兩組實測數據對A聲級和NR值的關系做進一步探討。

表1 NR曲線上9個倍頻帶中心頻率的聲壓級數值

表2 A計權曲線權重表

表3 NR曲線31.5～8000Hz倍頻帶A聲級與NR值的關系表 dB

表4 常數a、b數值表

表5 室內噪聲監測結果表dB

假設一組監測數據的各頻帶聲壓級都等于NR值為22.7dB曲線上各頻帶對應的聲壓級值，用公式（1）算出這組監測數據的A聲級為35.1dB，A聲級與NR值的差值為35.1－22.7＝12.4dB。也就是說一組監測數據的各倍頻帶聲壓級與NR曲線上對應的倍頻帶聲壓級都十分接近的話，那么這組監測數據的A聲級與NR值的關系就越接近LA＝0.9199 NR＋14.14這一關系。從表5可以看出2號房監測數據的NR與A聲級差值為8.0dB，5號房監測數據的NR與A聲級差值為2.8dB。從圖1可以看出2號房頻譜圖上各頻帶的實測聲壓值十分接近NR曲線上對應的各頻帶聲壓值（31Hz除外）。該組監測數據的NR與A聲級差值為8.0dB，接近12.4dB。對大量實測數據頻譜圖的分析可看出，室內噪聲監測過程中由于聲源的千差萬別，實際監測值的頻譜分布圖是形態各異的，監測值頻譜分布的差異決定了NR與A聲級的差值也是各不相同的。在一些特殊情況下，比如監測過程中受到突發噪聲的影響，或者監測值中高頻帶或者中頻帶的某一個中心頻率的聲壓級特別大，A聲級值與NR值的差值就會相當小，如上述5號房間的監測結果，NR與A聲級差值僅為2.8dB。

兩組頻譜圖各不相同的實測數據，完全有可能具有相同的A聲級值。下面以5號房為例，計算出與5號房A聲級值相同的NR曲線。根據5號房的監測結果，A聲級值為37.4dB，通過LA＝0.9199 NR＋14.14關系算出對應的NR值為25.4dB，將NR＝25.4dB通過表4的常數關系換算出各倍頻帶的聲壓級得到NR－25.4曲線，NR－25.4曲線和5號房監測值頻譜曲線具有相同的A聲級值。使用Excel畫出兩條曲線見圖3。

2 A聲級、C聲級和Z聲級

2.1 A聲級、C聲級和Z聲級與倍頻帶聲壓級的關系探討

在AWA6228聲級計上，A聲級表示為W－A，是使用公式（1）計算得出的，公式中的△i為A計權權重。同樣，C聲級W－C，Z聲級W－Z也是這樣計算得出的，只不過△i要換成C計權權重和Z計權權重。A聲級的計算公式可簡單理解為對各個倍頻帶的對數平均值。通過對大量監測數據的分析，可以看出A聲級與各個倍頻帶聲壓級之間有這樣的關系：A聲級值近似于計權后的各個倍頻帶聲壓級中最大的那個聲壓級值，同理C聲級值和Z聲級值也遵循同樣的關系。其中Z計權權重在16～16000Hz倍頻帶基本上等于0，可以認為Z聲級值就是近似于各個倍頻帶聲壓級不計權的最大那個聲壓級值。大部分噪聲的頻譜分布都有這樣一個特點，最大的聲壓級值往往出現在低頻帶，如：16Hz、31.5Hz或者63Hz這些頻帶，中頻帶和高頻帶的聲壓級較低，所以大部分噪聲的Z聲級的值接近于低頻帶的聲壓級，而A計權的特性為低頻帶的衰減較大，所以監測結果中A聲級的值往往與中頻或高頻帶的聲壓級較為接近，大部分噪聲監測值中A聲級與Z聲級的差值較大。但是也有這樣的情況，對一些高頻噪聲比如白噪聲的監測值頻譜圖進行分析后發現，白噪聲頻譜圖中較高的聲壓級出現在高頻帶，最大倍頻帶聲壓級出現在8000Hz倍頻帶，由于A計權在這一頻帶的權重與Z計權基本一致，即權重接近于0，那么可以推斷此時A聲級與Z聲級的值基本接近，通過實際監測驗證，白噪聲的A聲級值與Z聲級值基本一致。驗證說明對高頻噪聲而言，A聲級 （Z聲級、C聲級）與倍頻帶聲壓級的關系同樣遵循上述結論。下面以A計權和Z計權為例用兩組實測數據驗證上述結論。

表6 室內噪聲監測結果表dB

從表6可以看出A聲級值和Z聲級值都十分接近于各倍頻帶聲壓級計權后的最大聲壓級值。用同樣方法可以驗證出C聲級值也遵循該近似關系。

以A聲級值為例對10號房監測值做進一步探討：從表6中可以看出A計權最大聲壓級為30.5 dB，其對應的倍頻帶為1000Hz，如果該倍頻帶的聲壓級增加5 dB，30.5＋5＝35.5 dB，算出的A聲級值為37.0 dB，與原來的A聲級值相比增加了37.0－34.1＝2.9 dB。用其它倍頻帶的聲壓級同樣分別增加5 dB對比，得出A聲級值增加的幅度為0.002～1.7 dB，也就是說針對10號房間的這一組監測數據，計權后最大的聲壓級對應那個倍頻帶對A聲級的影響最大。同樣，從表6可看出，Z計權最大倍頻帶聲壓級為54.3 dB，對應的倍頻帶是16Hz，用上述方法同樣驗證并得出結論：針對該組監測數據，計權后最大的聲壓級對應的倍頻帶對Z聲級的影響最大。對C聲級進行驗證，同樣遵循這個規律。

2.2 應用A聲級進行監測評價探討

2.1 對A聲級（包括C聲級和Z聲級）與各倍頻帶聲壓級關系的驗證說明了各倍頻帶聲壓級計權后的最大聲壓級對A聲級 （C聲級和Z聲級）的影響最大。如果單獨使用A聲級對室內噪聲進行評價會存在一些不足之處。如在室內噪聲的監測過程中受到突發噪聲的影響，將會使A聲級監測值遠遠大于室內噪聲沒有受到突發噪聲影響的情況。下面以實際監測數據進行說明：選取一房間室內作為噪聲監測點，聲源為相對安靜較為穩定的生活噪聲，可視為穩態噪聲，監測時間1 min，分別監測室內噪聲沒有受到突發噪聲影響和受到突發噪聲影響時的LAeq和A聲級值。儀器在監測前進行了校準，本機噪聲選擇修正，監測過程中房間內關閉一切可產生噪聲的電器，房間內的人員及物品保持安靜。突發噪聲為在測量過程中監測人員在距離儀器0.5m處正?？人砸宦?。

表7 室內噪聲監測結果dB

從表7可看出，受到突發噪聲的影響，A聲級值增加了15.9 dB。使用該A聲級值對房間內的噪聲環境進行評價已經遠遠超過了室內真實的環境噪聲。

使用LAeq值對上述兩個聲環境進行監測評價，監測數據見表8。從表8可以看出，按照監測數據符合正態分布的原則，LAeq的值應該介于L10到L50之間。表8中LAeq為43.1 dB，超過了L10，視為無效值，可選擇重新監測或是適當修正。因此，在對室內噪聲進行評價的過程中，不應該單獨使用A聲級和倍頻帶聲壓級進行評價，還應該同時對LAeq進行監測，可以排除突發噪聲對監測評價造成的失實影響。

表8 室內噪聲監測結果dB

表9 室內噪聲監測結果表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有明顯的升高。這一頻帶正好符合人的聲音頻帶。由于對兩組數據的監測是先后進行的，背景聲源有可能發生改變，從圖上可看出低頻帶16 Hz的聲壓級和高頻帶的聲壓級基本一致，可以認為兩組監測值的聲環境背景值基本一樣，監測結果沒有受到聲環境背景值改變的影響，驗證結果有效。

3 對噪聲疊加的驗證

兩個以上獨立聲源作用于某一點，產生噪聲的疊加，總聲壓級：

Lp＝10lg［10（Lp1／10）＋10（Lp2／10）］（2）

本文將應用噪聲疊加的計算原理，通過模擬試驗驗證噪聲疊加的計算值與實測值之間的吻合程度。模擬實驗使用白噪聲模擬發聲器，白噪聲屬于穩態噪聲，它的遮蔽作用主要是通過高頻帶的高聲壓級對其它聲音進行掩蓋遮蔽，而且這種高頻聲聽起來不會讓人心煩意亂，調節到適當的音量還有催眠的作用。選取一個受到風機噪聲影響的室內環境：①首先監測室內風機的倍頻帶聲壓級及A聲級；②打開白噪聲模擬發聲器，音量大小調節到基本聽不到風機噪聲，也就是白噪聲剛剛能夠遮蔽風機噪聲時為原則，監測此時的倍頻帶聲壓級及A聲級 （這時的監測值為兩個聲源的疊加實測值）；③關掉風機，對剛才開啟的白噪聲監測倍頻帶聲壓級及A聲級。使用公式 （2）計算出①和③的噪聲疊加值，與步驟②的噪聲疊加實測值比較。數據見表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開始倍頻帶聲壓級就趨于平穩（因為此圖的X軸刻度關系是以倍頻帶等比關系確定的，如果X軸刻度關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）對兩個聲源的噪聲聲級疊加計算出的結果與實測的疊加頻譜曲線基本吻合，噪聲疊加的理論計算值和實測值基本一致。

［1］譚軍，黃險峰.對噪聲評價數的探討［J］.聲學技術，2008，27（2）.

［2］張紹棟，熊文波.環境噪聲和振動測量技術［z］.2013.

［3］盧慶普，翁儀璧，熊文波，等.室內低頻噪聲評價探討 （一）［C］／／全國環境聲學電磁輻射環境學術會議論文集.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