擴聲系統總噪聲級的精確測量

趙其昌

【摘 要】 提出精確測量擴聲系統總噪聲級的方法，彌補現行標準中的不足。

【關鍵詞】 擴聲系統；總噪聲級；精確測量

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.07.005

隨著中國文化事業的蓬勃發展，文化演出場所的建設如雨后春筍。在廳堂建設和設計規范中，規定了擴聲系統的總噪聲級和廳堂的總噪聲級的指標。噪聲是一個重要的指標，噪聲對廳堂的音質影響很大，它是文藝演出的動態范圍的下限，很難想象在嘈雜的環境中能有好的演出效果。擴聲系統的總噪聲級反映了擴聲設備的品質、安裝、布局和連接的水平，它是廳堂總噪聲級中很重要的一部分。

GB/T 28049-2011《廳堂、體育場館擴聲系統設計規范》中“文藝演出類擴聲系統聲學特性指標”規定：系統總噪聲級為NR-20；（廳堂）總噪聲級為NR-30，其中NR是噪聲評價數，是用來評價噪聲煩惱和危害的參數，它與噪聲的倍頻帶聲壓級的關系表示為一組曲線：縱坐標為聲壓級（dB），橫坐標是倍頻帶的中心頻率，63 Hz、125 Hz、250 Hz、500Hz、1 000 Hz、2 000 Hz、4 000 Hz、8 000 Hz，用在每一條曲線上頻率為1 000 Hz倍頻帶的聲壓級來表示噪聲評價數NR。例如1 000 Hz的倍頻帶聲壓級為30 dB，則所對應的曲線就稱為NR-30，每一條曲線從63 Hz～8 000 Hz的每一倍頻帶的聲壓級可以查表，也可以理論計算得到[1]。例如，表1給出了NR-20、NR-25、NR-30三條曲線對應的聲壓級。

這一組曲線的間隔一般為5 dB，所以沒有NR-26、NR-27之說。求某一噪聲的噪聲評價數NR的方法如下：先測量該噪聲的八個倍頻帶的噪聲聲壓級，與標準的曲線（見表1所示數據）比較，其中最接近且高于該頻譜線的一條NR曲線的數值就是該噪聲的NR值。例如，某劇院噪聲的實測值見表2，與表1中NR標準曲線相比，2 000 Hz、4 000 Hz、8 000 Hz均大于NR-20，而小于NR-25（只要8個數據中有1個超過標準值，即判斷為大于），所以該噪聲評價數為NR-20。

噪聲評價數NR在1961年被定為ISO標準，從1971年起ISO標準也已規定用A聲級〔dB（A）〕來評價噪聲，現在一般傾向于用A聲級來評價。噪聲評價數NR與A聲級LA的關系一般為：噪聲評價數NR=LA-5 dB 。

GB/T 4959-2011《廳堂擴聲特性測量方法》和GB/T 28049-2011中都有定義：（擴聲）系統總噪聲級是指擴聲系統達到最高可用增益，聽眾區各測量點由擴聲系統所產生的各頻帶的噪聲聲壓級（扣除環境背景噪聲影響）平均值，以NR曲線評價；（廳堂）總噪聲級是指擴聲系統達到最高可用增益，無有用聲信號輸入時，聽眾區各測量點噪聲聲壓級的平均值，以NR曲線評價。

GB/T 4959-2011《廳堂擴聲特性測量方法》中給出了系統總噪聲級的測量方法。6.1.6條中規定：測量時廳堂內的設備如通風、空調、調光等產生噪聲的設備全關閉，擴聲系統增益控制置于最高可用增益位置，系統傳聲器不接，以200 Ω等效電阻代替。在規定點測量擴聲系統所產生的各頻帶的噪聲聲壓級，以NR曲線評價。測量原理圖見圖1。

曾經碰到一件事，某聲學工程的鑒定測試結果，其他指標都符合設計要求，唯獨系統總噪聲級超標，工程商求助筆者幫其分析。筆者需要工程商提供環境噪聲的數據，但是測試單位并不能提供，只說是按標準測的，沒問題。詢問其如何扣除環境的背景噪聲的影響，回答是不知道。該工程是某城市的標志性建筑，位于城市的繁華地段，環境比較嘈雜，門窗的隔聲又不是很好，不能完全隔掉。標準中只講關掉室內空調等引起的環境噪聲，外面的噪聲要扣除。如何測量？如何在擴聲系統總噪聲中扣除？并沒有交待。實際上，外面傳入的噪聲是無法“關掉”的，測量單位如何處理的？不知道，給測量結果的準確性帶來了疑問。

以下是筆者在南京大學電聲英才計劃（ATP）中涉及到該問題的講課內容，在此與大家分享。

在廳堂內測量的噪聲包括兩部分：一是廳堂的總噪聲，它由廳堂內的設備如通風、空調、調光、擴聲系統的設備噪聲，以及室外環境交通和人等通過門窗傳進來噪聲組成。前者可控，可以將這些產生噪聲的設備關掉，后者不可控。建筑建成后，一般不可能再去改動隔聲條件。二是擴聲系統的總噪聲，它是由擴聲系統產生的，是可控的。按照標準規定的方法在系統總噪聲的測量中只能關掉空調等設備產生的影響，不能“關掉”外面傳入的噪聲，因此，測到的結果是擴聲系統的噪聲加上外面傳入的噪聲的總和。標準規定要扣除后者，但沒有給出方法。

筆者提出，只要測量兩次，標準中規定的兩個指標就都出來了。一是測量廳堂總噪聲級，室內所有產生噪聲的設備均開啟，測試結果是設備噪聲加外界傳入的噪聲總和；二是關掉擴聲系統，其他不變再測一次。擴聲系統總噪聲通過計算得到。計算方法（這里重申一下，聲壓是不能相加的，因為它有大小和相位，能量是可以相加的，因為它只有大小。在常溫常壓下，聲壓級等于聲強級。因此，有下述計算。在中國西藏地區就不行，因為那里聲壓級不等于聲強級）如下：

設廳堂總噪聲級為L總，空調等設備（除擴聲系統）和外界傳入的噪聲聲壓級為L1，擴聲系統的總聲壓級為L2。一般情況下，L總>L1，L1>L2。

式中，n是L1與L2的聲壓級差。

綜上所述，擴聲系統總聲壓級的測量和計算步驟如下：

（1）測量廳堂內的總噪聲聲壓級L總（所有的設備均開啟，擴聲系統處于標準規定的狀態，測量結果包括室外傳入的噪聲）；

（2）關閉擴聲系統，其他都不變。在原來測量的位置再測一次噪聲聲壓級L1；

（3）計算L總-L1=?L；

（4）根據?L查表2或用公式（5）計算（計算更準確），求出n；

（5）擴聲系統總噪聲級L2=L1-n。

舉個例子：

（1）已測得廳堂總噪聲聲壓級為L總=34 dB；

（2）關掉擴聲系統測得L1=33.2 dB；

（3）計算?L=L總-L1=34-33.2=0.8 dB；

（4）查表或用公式（5）計算得到n=7；

（5）擴聲系統的總噪聲聲壓級為L2=L1-n=33.2-7=26.2 dB。

本文提出的方法解決了在測量擴聲系統總噪聲級時標準規定要扣除環境背景噪聲影響，而不知道如何扣除的問題。本方法簡單易行，只要在標準規定的點測量兩次，兩個指標都知道了第一次廳堂內所有產生噪聲的源頭，都開啟，其中擴聲系統應工作在最高可用增益狀態，輸入端接入200 Ω的等效電阻。在規定點測噪聲聲壓級，第二次，關閉擴聲系統在原來測點再測量一次噪聲聲壓級即可。

本方法供大家參考使用。

參考文獻：

[1]馬大猷，沈?. 聲學手冊（修訂版）[M]. 北京：科學出版社，2004.