唐 允

（楚雄市環(huán)境監(jiān)測站，云南楚雄675000）

AWA6228型聲級計監(jiān)測室內(nèi)噪聲的問題探討

唐 允

（楚雄市環(huán)境監(jiān)測站，云南楚雄675000）

分析了ISO標(biāo)準(zhǔn)中使用噪聲評價曲線評價噪聲的方法，用實測數(shù)據(jù)對NR值與A聲級之間的關(guān)系進行了探討。對AWA6228聲級計的倍頻帶聲壓級和A聲級監(jiān)測結(jié)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(yīng)關(guān)系。通過模擬實驗驗證了突發(fā)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(quán)；NR；突發(fā)噪聲；噪聲疊加；白噪聲

近年來，我國的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)噪聲的評價更加客觀精確。本文使用AWA6228Ⅰ型聲級計，對室內(nèi)噪聲監(jiān)測的幾個問題進行驗證和探討。

1 NR值與A聲級的關(guān)系

1.1 LAeq、A聲級、NR曲線概念簡介

LAeq即等效連續(xù)A聲級。用于評價起伏和不連續(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，使用A聲級評價也是一種較好的方法。通過對大量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，認(rèn)為在實際監(jiān)測中LAeq和A聲級的監(jiān)測結(jié)果數(shù)值基本一致。AWA6228聲級計通過濾波器及內(nèi)置程序?qū)Ρ额l帶聲壓級和A聲級進行同步監(jiān)測并實時計算出結(jié)果。本文著重對應(yīng)用A聲級和倍頻帶聲壓級室內(nèi)噪聲監(jiān)測進行驗證和探討。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社會生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中是以LAeq和倍頻帶聲壓級對室內(nèi)噪聲進行評價，倍頻帶聲壓級的標(biāo)準(zhǔn)限值是以NR曲線為基礎(chǔ)制定。標(biāo)準(zhǔn)中NR與A聲級關(guān)系采用NR＝A聲級－10，即如果A聲級為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)。噪聲評價曲線 （簡稱NR曲線）是國際標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)可接受的噪聲等級，以便于對室內(nèi)噪聲進行評價，詳見表1。

1.2 A聲級與NR噪聲評價曲線關(guān)系驗證

根據(jù)表1中的數(shù)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(yīng)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(jù)公式 （1）自動計算得出；△i—A計權(quán)權(quán)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(guān)系為：LA＝0.9199 NR＋14.14，相關(guān)系數(shù)為0.9991。

1.3 實測數(shù)據(jù)NR值的計算方法

使用表1中的數(shù)據(jù)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(guān)系：Lpi＝a＋b×NR，并得出各倍頻帶對應(yīng)的a、b常數(shù)值，見表4。

要確定某一組噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)的NR值，首先用實際監(jiān)測得出的倍頻帶聲壓級數(shù)據(jù)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(guān)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(jiān)測數(shù)據(jù)的NR值。

下面以兩組實測數(shù)據(jù)對A聲級和NR值的關(guān)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(shù)值

表2 A計權(quán)曲線權(quán)重表

表3 NR曲線31.5～8000Hz倍頻帶A聲級與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)測結(jié)果表dB

假設(shè)一組監(jiān)測數(shù)據(jù)的各頻帶聲壓級都等于NR值為22.7dB曲線上各頻帶對應(yīng)的聲壓級值，用公式（1）算出這組監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jiān)測數(shù)據(jù)的各倍頻帶聲壓級與NR曲線上對應(yīng)的倍頻帶聲壓級都十分接近的話，那么這組監(jiān)測數(shù)據(jù)的A聲級與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號房監(jiān)測數(shù)據(jù)的NR與A聲級差值為8.0dB，5號房監(jiān)測數(shù)據(jù)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(yīng)的各頻帶聲壓值（31Hz除外）。該組監(jiān)測數(shù)據(jù)的NR與A聲級差值為8.0dB，接近12.4dB。對大量實測數(shù)據(jù)頻譜圖的分析可看出，室內(nèi)噪聲監(jiān)測過程中由于聲源的千差萬別，實際監(jiān)測值的頻譜分布圖是形態(tài)各異的，監(jiān)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(jiān)測過程中受到突發(fā)噪聲的影響，或者監(jiān)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(dāng)小，如上述5號房間的監(jiān)測結(jié)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(shù)據(jù)，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(jù)5號房的監(jiān)測結(jié)果，A聲級值為37.4dB，通過LA＝0.9199 NR＋14.14關(guān)系算出對應(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得到NR－25.4曲線，NR－25.4曲線和5號房監(jiān)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(guān)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(quán)權(quán)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(quán)權(quán)重和Z計權(quán)權(quán)重。A聲級的計算公式可簡單理解為對各個倍頻帶的對數(shù)平均值。通過對大量監(jiān)測數(shù)據(jù)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(guān)系：A聲級值近似于計權(quán)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(guān)系。其中Z計權(quán)權(quán)重在16～16000Hz倍頻帶基本上等于0，可以認(rèn)為Z聲級值就是近似于各個倍頻帶聲壓級不計權(quán)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(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(quán)的特性為低頻帶的衰減較大，所以監(jiān)測結(jié)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(jiān)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(jiān)測值頻譜圖進行分析后發(fā)現(xiàn)，白噪聲頻譜圖中較高的聲壓級出現(xiàn)在高頻帶，最大倍頻帶聲壓級出現(xiàn)在8000Hz倍頻帶，由于A計權(quán)在這一頻帶的權(quán)重與Z計權(quán)基本一致，即權(quán)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(jiān)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(guān)系同樣遵循上述結(jié)論。下面以A計權(quán)和Z計權(quán)為例用兩組實測數(shù)據(jù)驗證上述結(jié)論。

表6 室內(nèi)噪聲監(jiān)測結(jié)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(quán)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(guān)系。

以A聲級值為例對10號房監(jiān)測值做進一步探討：從表6中可以看出A計權(quán)最大聲壓級為30.5 dB，其對應(yīng)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(jiān)測數(shù)據(jù)，計權(quán)后最大的聲壓級對應(yīng)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(quán)最大倍頻帶聲壓級為54.3 dB，對應(yīng)的倍頻帶是16Hz，用上述方法同樣驗證并得出結(jié)論：針對該組監(jiān)測數(shù)據(jù)，計權(quán)后最大的聲壓級對應(yīng)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(guī)律。

2.2 應(yīng)用A聲級進行監(jiān)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(guān)系的驗證說明了各倍頻帶聲壓級計權(quán)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(nèi)噪聲進行評價會存在一些不足之處。如在室內(nèi)噪聲的監(jiān)測過程中受到突發(fā)噪聲的影響，將會使A聲級監(jiān)測值遠遠大于室內(nèi)噪聲沒有受到突發(fā)噪聲影響的情況。下面以實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進行說明：選取一房間室內(nèi)作為噪聲監(jiān)測點，聲源為相對安靜較為穩(wěn)定的生活噪聲，可視為穩(wěn)態(tài)噪聲，監(jiān)測時間1 min，分別監(jiān)測室內(nèi)噪聲沒有受到突發(fā)噪聲影響和受到突發(fā)噪聲影響時的LAeq和A聲級值。儀器在監(jiān)測前進行了校準(zhǔn)，本機噪聲選擇修正，監(jiān)測過程中房間內(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)噪聲為在測量過程中監(jiān)測人員在距離儀器0.5m處正常咳嗽一聲。

表7 室內(nèi)噪聲監(jiān)測結(jié)果dB

從表7可看出，受到突發(fā)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(nèi)的噪聲環(huán)境進行評價已經(jīng)遠遠超過了室內(nèi)真實的環(huán)境噪聲。

使用LAeq值對上述兩個聲環(huán)境進行監(jiān)測評價，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表8。從表8可以看出，按照監(jiān)測數(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)測或是適當(dāng)修正。因此，在對室內(nèi)噪聲進行評價的過程中，不應(yīng)該單獨使用A聲級和倍頻帶聲壓級進行評價，還應(yīng)該同時對LAeq進行監(jiān)測，可以排除突發(fā)噪聲對監(jiān)測評價造成的失實影響。

表8 室內(nèi)噪聲監(jiān)測結(jié)果dB

表9 室內(nèi)噪聲監(jiān)測結(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(shù)據(jù)的監(jiān)測是先后進行的，背景聲源有可能發(fā)生改變，從圖上可看出低頻帶16 Hz的聲壓級和高頻帶的聲壓級基本一致，可以認(rèn)為兩組監(jiān)測值的聲環(huán)境背景值基本一樣，監(jiān)測結(jié)果沒有受到聲環(huán)境背景值改變的影響，驗證結(jié)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(chǎn)生噪聲的疊加，總聲壓級：

Lp＝10lg［10（Lp1／10）＋10（Lp2／10）］（2）

本文將應(yīng)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(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(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)囊袅窟€有催眠的作用。選取一個受到風(fēng)機噪聲影響的室內(nèi)環(huán)境：①首先監(jiān)測室內(nèi)風(fēng)機的倍頻帶聲壓級及A聲級；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)機噪聲，也就是白噪聲剛剛能夠遮蔽風(fēng)機噪聲時為原則，監(jiān)測此時的倍頻帶聲壓級及A聲級 （這時的監(jiān)測值為兩個聲源的疊加實測值）；③關(guān)掉風(fēng)機，對剛才開啟的白噪聲監(jiān)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(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開始倍頻帶聲壓級就趨于平穩(wěn)（因為此圖的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）對兩個聲源的噪聲聲級疊加計算出的結(jié)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(shù)的探討［J］.聲學(xué)技術(shù)，2008，27（2）.

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

［3］盧慶普，翁儀璧，熊文波，等.室內(nèi)低頻噪聲評價探討 （一）［C］／／全國環(huán)境聲學(xué)電磁輻射環(huán)境學(xué)術(shù)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