安兆亮 胡央麗 周子煒 / 上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

0 引言

聲音無(wú)處不在,各種儀器、設(shè)備在工作中都會(huì)產(chǎn)生各種各樣的聲音,對(duì)所處環(huán)境的人員和設(shè)備造成影響,特別是人員,會(huì)產(chǎn)生煩躁不安的情緒,進(jìn)而影響工作效率,嚴(yán)重的還會(huì)引起生理上的損傷,如耳鳴、耳聾，引發(fā)心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的疾病。聲學(xué)測(cè)試已經(jīng)成為當(dāng)代產(chǎn)品定型測(cè)試的常規(guī)項(xiàng)目之一。

但是人們對(duì)聲學(xué)測(cè)試中參數(shù)的真實(shí)內(nèi)含及測(cè)量的難易、工作量的估算卻大多缺乏了解，認(rèn)為只是第三方實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員的工作，事實(shí)上對(duì)其認(rèn)知是相當(dāng)有必要的。有效溝通是任何項(xiàng)目順利推進(jìn)的保障，不僅能建立緊密的聯(lián)系，更能表明雙方對(duì)項(xiàng)目的重視和參與，會(huì)使溝通的另一方滿意度大大提高。保持暢通的渠道看似簡(jiǎn)單，實(shí)際很復(fù)雜，比如說(shuō)典型問(wèn)題——“過(guò)濾”，也就是信息丟失。產(chǎn)生過(guò)濾的原因很多，比如語(yǔ)言、文化、語(yǔ)義、知識(shí)、信息內(nèi)容、道德規(guī)范、名譽(yù)、權(quán)利、組織狀態(tài)等，經(jīng)常碰到由于工作背景不同而在溝通過(guò)程中對(duì)某一問(wèn)題的理解產(chǎn)生歧義。就測(cè)試項(xiàng)目而言，技術(shù)認(rèn)同是核心環(huán)節(jié)，不僅有利于提升測(cè)試效率，也可以加深企業(yè)人員對(duì)自家產(chǎn)品了解，拓寬銷售與改進(jìn)設(shè)計(jì)，迎合節(jié)能減排、和諧健康的社會(huì)發(fā)展大趨勢(shì)。

1 聲學(xué)測(cè)試中的基本概念

聲壓、聲壓級(jí)、聲功率、聲功率級(jí)是聲學(xué)測(cè)試中最常見的聲學(xué)概念。先解釋一下“級(jí)”的概念，若直接以聲壓和聲功率數(shù)值表示，由于變化范圍非常大，可達(dá)6個(gè)數(shù)量級(jí)以上，同時(shí)由于人體聽覺(jué)對(duì)聲信號(hào)強(qiáng)弱刺激反應(yīng)不是線性的，而是對(duì)數(shù)比例關(guān)系，那么結(jié)果很難與人的實(shí)際感知掛鉤，也就是不直觀，所以引入了“級(jí)”，即被測(cè)量和基準(zhǔn)量之比取對(duì)數(shù)所得到的值,它代表被測(cè)量比基準(zhǔn)量高出多少“級(jí)”。如N = 10 lg (A1/ A0)，分貝符號(hào)為“dB”，無(wú)量綱。式中A0是基準(zhǔn)量（或參考量），A1是被測(cè)量。生活中常見的與聲音相關(guān)的數(shù)值單位都是分貝（dB），如道路邊的噪聲指示牌顯示××dB,電冰箱說(shuō)明書表明噪聲是×× dB。其實(shí)這些是有本質(zhì)差別的。聲壓級(jí)是用來(lái)描述測(cè)量位置在某一時(shí)刻或時(shí)段的聲音大小，而聲功率級(jí)是用來(lái)描述某一聲源(如電冰箱、微波爐、洗衣機(jī)等)所發(fā)出的總的聲音能量大小。如電冰箱工況不變，所發(fā)出的總的聲音能量應(yīng)是一定的，這就是聲功率，但是人離得越近感覺(jué)越吵，離得越遠(yuǎn)感覺(jué)越安靜，人員感知到的就是其所處位置的聲壓。所以聲學(xué)測(cè)試中為描述產(chǎn)品自身的聲學(xué)特性，測(cè)量的基本上都是聲功率，只有在考慮對(duì)操作人員可能產(chǎn)生的影響時(shí)，才會(huì)要求測(cè)量操作者位置的聲壓。

2 聲學(xué)測(cè)試工作量的評(píng)估

下文從聲壓級(jí)和聲功率級(jí)的計(jì)算來(lái)看聲學(xué)測(cè)量的工作量。聲功率級(jí)通常是無(wú)法直接測(cè)量的，需要按照一定規(guī)則在產(chǎn)品的包絡(luò)面上布置測(cè)試點(diǎn)，測(cè)量各處的聲壓級(jí)，然后代入公式計(jì)算得到聲功率值。

例如在自由聲場(chǎng)中，測(cè)量以某一設(shè)備為中心的半球面上若干均勻分布點(diǎn)的聲壓級(jí)，便可以求得聲功率級(jí)

式中：S — 測(cè)試包絡(luò)面的面積，m2；

Lp— n個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均聲壓級(jí)，dB，

這也就是說(shuō)聲學(xué)特性上所標(biāo)明的一個(gè)聲功率數(shù)值，實(shí)際上在背后包含著巨大的工作量，而這個(gè)工作量明顯由測(cè)試的規(guī)則——各種測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)決定的。

3 聲學(xué)測(cè)試執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)變化對(duì)測(cè)試實(shí)施的影響

包絡(luò)面上測(cè)試點(diǎn)的選擇，早期技術(shù)人員認(rèn)為測(cè)試點(diǎn)均勻分布即可，位置可以隨機(jī),往往只是選取5個(gè)測(cè)試點(diǎn)，即在產(chǎn)品的前后左右和正上方測(cè)試。 20世紀(jì)中后期這種簡(jiǎn)單的布點(diǎn)被逐步取代，主要是包絡(luò)面的覆蓋性差，特別是對(duì)較大型噪聲源，測(cè)試點(diǎn)的位置對(duì)測(cè)量結(jié)果有顯著影響。國(guó)際組織開始對(duì)測(cè)試包絡(luò)面的選擇和測(cè)試點(diǎn)的分布進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，以常用的ISO 3745-2012《聲學(xué) 噪聲源聲功率級(jí)的測(cè)定消聲室和半消聲室精密法》1977年發(fā)布的版本為例，產(chǎn)品聲功率測(cè)試包絡(luò)面通常選擇的是球形或半球形包絡(luò)面，視測(cè)試環(huán)境為消聲室或半消聲室而定，測(cè)試距離為1 m。包絡(luò)面上選取20個(gè)或10個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)對(duì)于存在明顯離散音的產(chǎn)品，也有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出了測(cè)試點(diǎn)的布置方式,如ISO 7779-2010《聲學(xué) 信息技術(shù)設(shè)備和通信設(shè)備空氣噪聲的測(cè)量》。此外對(duì)于形體巨大或長(zhǎng)寬高比例超出一定的產(chǎn)品，則需要根據(jù)產(chǎn)品尺寸單獨(dú)設(shè)計(jì)包絡(luò)面，布置測(cè)試點(diǎn)。新近ISO 3745-2012作為最新版本提出包絡(luò)面上的測(cè)試點(diǎn)增加一倍，即球形包絡(luò)面40個(gè)點(diǎn)，半球形20個(gè)點(diǎn)，并從測(cè)試中減少干擾的角度建議測(cè)試點(diǎn)的距離從1 m轉(zhuǎn)向2 m。大的包絡(luò)，更多的測(cè)試點(diǎn)勢(shì)必大大增加測(cè)試中布點(diǎn)的難度和工作量。

4 其他輔助工作

測(cè)試產(chǎn)品的運(yùn)輸、實(shí)驗(yàn)室存放、現(xiàn)場(chǎng)安裝、企業(yè)技術(shù)人員配合，也都應(yīng)納入事先的考慮。

5 結(jié)語(yǔ)

一個(gè)好的測(cè)試過(guò)程，應(yīng)該從專業(yè)的預(yù)先溝通開始，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)，理解測(cè)試的內(nèi)容，核實(shí)測(cè)量工作量及流轉(zhuǎn)中可能產(chǎn)生的問(wèn)題，確認(rèn)由此產(chǎn)生的總費(fèi)用和周期，提供必要的人員配合，這樣才能真正順暢，快捷地完成測(cè)試。專業(yè)的理解是校準(zhǔn)檢測(cè)優(yōu)質(zhì)完成的保障，這不僅是技術(shù)，更是雙方的態(tài)度。

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[5]國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織. ISO 3745-2012[S]. 瑞士，2012.

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