GB T 6881-1986 声学 噪声源声功率级的测定 混响室精密法和工程法.pdf

1、中华人民共和国国家标准声学噪声源声功率级的测定混响室精密法和工程法发布实施国家标准局发布中华人民共和国国家标准声学噪声源声功率级的测定混响室精密法和工程法国家标准局批准实施引言本标准规定了在混响室中以精密级和工程级测定噪声源包括设备机器部件或零件声功率的两种方法直接法和比较法本标准所规定的方法只能测定辐射稳态噪声的声源的声功率输出而不能测定声源辐射的指向特性对于只需测定声输出而不需要指向特性的噪声源则本方法具有突出的优点按本标准测得的数据可用于下述目的根据声功率级对噪声源作出评价制定噪声控制措施在给定房间或环境中预计噪声源产生的声压级本标准中由测得的声压级来计算声功率级的前提是空间和时间平均的

2、均方声压与声源的声功率输出成正比与测试室的等效吸声量成反比此外只与空气密度和声速等物理常数有关本标准参照采用国际标准声学噪声源声功率级的测定混响室中测定宽带声源的精密法声学噪声源声功率级的测定混响室中测定离散频率和窄带声源的精密法和声学噪声源声功率级的测定专用混响室的工程法本标准中使用的声学名词术语量和单位的名称与符号等均遵照声学名词术语和声学的量和单位等的规定应用范围与场合概述本标准的精密法可获得声源的倍频带或倍频带声功率级声功率级可参照附录计算工程法可获得声源的声功率级或倍频带声功率级噪声类型本标准主要适用于稳态噪声源包括稳态的宽频带噪声和窄带或离散频率的声源对于窄带或离散频率的声源可以是

3、也可以不是在宽带分量上叠加显著的离散频率或窄带噪声本标准规定的方法不适用于声源辐射主要是以下的离散频率的声功率级测量对于这种声源应采用声学噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密方法规定的方法测量声源尺寸本标准仅适用于小声源声源体积应不大于混响室体积的测试频率范围一般情况下测试的频率范围应包括中心频率在之间的各倍频带或中心频率在之间的各倍频带声压级低于频带声压级最大值以上的任何频带可不予考虑对某些特殊的情况也可以根据噪声的特性来确定测试的频率范围只要测试室与测试设备能满足测试频率范围内的要求测量不确定度符合本标准的测量精密法测定声源频带声功率级的标准偏差将等于或小于表所列的值工程法测定声源频带

4、声功率级的标准偏差将等于或小于表所列的值对于测定在频段内辐射频谱较平坦的噪声源声功率级的标准偏差近似为表和表中的标准偏差系指测量过程中引起测量不确定度的所有因素的累积效应表混响室中精密法测定宽带和窄带或离散频率声源频带声功率级的标准偏差倍频带中心频率倍频带中心频率标准偏差表混响室中工程法测定宽带和窄带或离散频率声源频带声功率级的标准偏差倍频带中心频率标准偏差定义直接法由声源在混响室中所产生的声压级测量值混响室的体积和混响时间或总吸声量来计算声功率级的方法比较法由声源在混响室中所产生的声压级的测量值与一已知声功率输出的标准噪声源在同一混响室内所产生的声压级相比较来计算声功率级的方法均方声压混响室

5、中声压平方的空间和时间的平均值测试室的要求设计准则附录给出了按照本标准以精密法测定声功率的混响室的设计准则以工程法测定声功率的混响室的设计原则也可参考附录但各方面要求可适当放宽测试室体积精密法测试室体积应按表规定如果测试的频率范围包括高于的频率则测试室体积不得超过测试室的最大尺度和最小尺度之比不得超过表最小测试室体积与最低测试频率的关系测试的最低中心频率最小测试室体积倍频带倍频带倍频带倍频带倍频带或倍频带工程法测试室体积应至少为若测试的频率范围包括倍频带则测试室体积更大些为好若包含以上倍频带则测试室体积不得超过测试室的吸声的标准测试室的吸声量主要影响声源和传声器之间应保持的最小距离也影响声源的

6、辐射对于窄带或离散频率声源的测试当吸收过小时声源辐射的声功率较强烈地受测试室简正方式和声源在房间中位置的影响为此吸声量既不可太大也不可太小参看附录最接近声源的测试室表面一般为地面吸声系数应小于其余表面的吸声性能彼此应无显著差别即对各频带按测试所要求的倍频带或倍频带任一表面的吸声系数平均值应在所有表面的吸声系数平均值的与倍之间混响时间必须大于是测试室体积是测试室总表面积要避免某一频带的吸声特大或特小的情况测试室合适性的标准如果测试室不具有条所规定的要求则应用附录的方法来鉴定精密法测量宽带声源的混响室用附录的方法鉴定精密法测量窄带或离散频率声源的混响室用附录的方法鉴定工程法测量声源声功率级的混响室

7、以确定所用测试室的合适性背景噪声级的标准精密法在所测试的频率范围内每一频带的背景噪声级包括移动传声器等非被测声源发出的任何噪声应至少比被测声压级低最好低以上工程法在所测试的频率范围内每一频带的背景噪声级包括移动传声器等非被测声源发出的任何噪声应至少比被测声压级低最好低以上温度和湿度的标准混响室的空气吸收是随温度和湿度的变化而改变的尤其是频率高于时所以在测量过程中温度和相对湿度须加以控制当乘积的变化超过时测量就不能进行仪器概述所用仪器应能测定在空间和时间求平均的均方声压值一般仪器系统包括传声器和必要的延伸电缆可选择具有计权网络的放大器倍频程或倍频程频带滤波器均方电路和指示器它可以是由几个单件组成

8、也可以是一个完整的仪器例如声级计精密法和工程法测试用仪器都应符合声级计的电声性能及测试方法中型或型以上声级计的有关规定传声器及其电缆传声器在所测试的频率范围内对无规入射声应有平直的频率响应否则要作无规入射响应的修正传声器的准确度稳定度应符合中型声级计的有关规定传声器的延伸电缆不能对传声器的灵敏度稳定性及频率响应等产生影响放大器与计权网络放大器与计权网络应符合中型声级计的有关规定滤波器倍频程或倍频程频带滤波器应符合声和振动分析用的倍频程和倍频程滤波器的有关规定均方电路和指示器均方电路和指示器可以采用各种形式的模拟或数字设备采用固定时间间隔上的积分方式时积分时间应与观测时间相同观测时间最小值见款积

9、分时间与传声器移动或扫描时间之间的关系见款对于稳定的正弦波讯号输入均方电压级的测定值的归一化方差应小于每组十个均方电压级测定的平均值与连续积分获得的值相差应不大于采用连续模拟平均方式时平均时间至少为且应符合款的要求校准每次测量时对包括传声器的整套测量系统精密法应使用准确度优于或等于的声级校准器进行声校准工程法应使用准确度优于或等于的声级校准器进行声校准声级校准器应至少每年鉴定一次仪表系统的电校准也须定期进行声源的安装与工作概述当声源安装在一个或几个反射面附近时其辐射阻抗与在自由场中的辐射阻抗有显著的差异因此声源辐射的声功率强烈地依赖于声源的所在位置与取向所以在测定声源辐射功率时或者是对某一特定

10、的位置和取向而言或者是若干个位置和取向的平均值声源的位置声源应放在测试室中正常使用的一个或几个典型位置上如果没有规定特定位置则声源位置与离房间任一界面的距离精密法至少工程法至少在报告中应把声源位置加以说明声源的安装在许多情况下声源辐射功率与声源支架及安装条件有关所以在测试报告中应予详细描述每当被测装置有典型安装条件或典型用法时就应尽可能采用这种条件或模拟这种条件在非典型安装条件下声源的主要辐射面不宜与测试室的邻近表面平行辅助设备与被测声源相联的任何电缆管线或空气管道必须确保其不辐射大量声能到测试室如有可能尽量将辅助设备安置在测试室外面并且把一切可能对测量产生干扰的无关物体都从测试室中清除出去测

11、试时声源的运转测试时声源应按规定的正常使用的典型方式运行可适当采用下列的一种或几种工作条件设备处于正常负载下设备处于满载下如果不同于设备处于空载下空转设备处于最大声辐射的工作条件下在任何所要求的一组工作条件即温度湿度装置的速率等等测定声功率级测试条件应预先选定并在测试过程中保持不变在进行任何噪声测量以前声源应处于稳定的工作状态均方声压的测量概述声源声功率级近似值的计算是以测得声源在室内辐射的声压的均方值为基础的此声压均方值是测试室内声压平方的时间空间平均值测试声压均方值时可以用一只传声器的沿直线弧线螺线或其他曲线连续移动可以用一组传声器阵列也可用一只传声器在若干适宜位置逐点测量传声器位置精密法

12、传声器任一位置或移动路径上任一点与测试室任一表面的距离不小于或取较小的值为测试频带中最低频带的中心频率所对应的波长单位为如果有活动扩散体则与传声器的距离应大于或取较小的值任何传声器位置与声源表面的最小距离为式中混响室体积混响时间工程法传声器任一位置或移动路径上任一点与测试室任一表面的距离不小于或取较小的值意义同上对于计权测量可取任何传声器位置与声源表面的最小距离为式中混响室体积传声器和声源位置数精密法对于宽带噪声源如果采用固定的传声器阵列或逐点移动则至少有三个固定传声器或传声器位置彼此距离大于如果采用传声器连续移动方法则移动路径长度至少为若是直线路径或平面弧线路径直线或平面与测试室任一界面的夹

13、角应大于对于圆弧形路径弧线不宜超过个圆的圆弧对于窄带噪声源或离散频率声源当声源置于符合条的每个位置时首先按本条中上述传声器位置的安置原则选择个固定传声器位置测出测试频率范围内每个倍频带或倍频带的个时间平均声压级用下式计算标准偏差式中测试室中空间时间平均声压级的标准偏差基准值为第个固定传声器位置上的时间平均声压级基准值为声压级的算术平均值基准值为值与声场性质有关如果测试室符合第条的要求对于精密方法则当时可认为是宽带噪声源声源只需一个位置传声器只要取三个位置或取相当的连续移动路径如果值在之间可认为存在窄带噪声可认为存在离散频率的纯音从理论上说的标准偏差相当于零带宽的频谱分量即离散纯音对于离散纯音除

14、了考虑适当增加传声器位置数外还应适当增加声源的位置数合适的声源位置数由下式计算式中声源位置测试室的混响时间测试室体积离散纯音的频率或窄带噪声的中心频率传声器位置数由表给出的常数由式算得的值应取其最接近的大整数对于窄带噪声源声源位置数应为式得出的值的一半当声源位置数大于时任意两声源位置之间距离应大于其间连线不应与任一界面平行上述传声器位置数及声源位置数归纳于表中工程法首先按式求出值当时可认为在有关频段存在离散纯音时可认为存在窄带噪声成分时具有宽带噪声特性然后参考表取定传声器位置数及声源位置数表传声器位置数和确定声源位置数时的常数倍频带或倍频带中心频率传声器位置数传声器位置数常数及以上频率表精密法

15、传声器位置数与声源位置数标准偏差计算程序类型传声器位置数或移动路径长声源位置数适用于宽带方法或假定存在窄带噪声取自表或由式计算出的值的一半假定存在离散纯音取自表或由式计算出表工程法的传声器位置数和声源位置数标准偏差倍频带中心频率传声器位置数计权计权计权观测方法观测时间中心频率等于或低于的各频带观测时间至少中心频率等于或高于的各频带观测时间至少注如果仪器采用连续时间平均平均则在任何传声器或滤波器转换包括传声器移动到新的位置之后到仪器时间常数倍的建立时间之内不作观测观测时间至少与建立时间相同传声器移动的重复率在观测时间内传声器移动的次数或传声器阵列的扫描次数是个整数如果应用固定时间间隔上的积分见条

16、则在指示装置的积分时间内传声器移动次数或阵列扫描次数应是个整数如果采用连续平均见条则移动或扫描时间应小于指示器件的时间常数的两倍需要测量的数据在所需测试的各倍频带倍频带或计权频率范围内对于各个传声器位置或移动路径测定下列声压均方值背景噪声所产生的声压级被测声源不工作时所有其他噪声的声压级被测声源工作时的声压级如果用比较方法见标准噪声源工作时的声压级每组读数的传声器路径或阵列应相同且应满足的要求除被测声源运行状态外其他室内条件应该不变测量时观测者和操作者应不在测试房间内除非必须有人操作试验设备背景声压级的修正精密法测得的声源各频带声压级应按表进行背景噪声的修正当标准噪声源声压级或被测声源运行时的

17、声压级与背景噪声声压级的差值小于时已达不到精密法的测量准确度测量无效工程法测得的声源各频带声压级应按表进行背景噪声的修正当标准噪声源或被测声源运行时的声压级与背景噪声声压级的差值小于时已达不到工程法的准确度测量无效表精密法背景声压级的修正级声源工作时测得的声压级与背景噪声级的差值应从声源工作时测得的声压级中减去的修正值表工程法背景声压级的修正值声源工作时测得的声压级与背景噪声声压级的差值应从声源工作时测得的声压级中减去的修正值平均声压级的计算如果采用连续路径或自动传声器扫描则每一频带中所测得的声压按条修正后就是所需的的估计值如果采用逐个传声器位置测量时则每个频带声压级先按条修正用下式求平均式中

18、平均频带声压级基准值为第次测得的该频带声压级基准值为该频带的测量次数声功率级的计算直接方法必要的附加数据混响时间在测试的频率范围内应测定测试室倍频带或倍频带的混响时间测量方法按厅堂混响时间测量规范测定混响时间时室内的条件应与声压测量时相同如混响时间需用另外的扬声器系统时则在测声压级时也要把扬声器系统看作是测试室中的一部分测混响时间时被测声源也应在原来位置上对于小于或等于的混响时间的测定建议取混响曲线上前的早期衰减来确定混响时间值由此得到的声功率值与从自由场方法得到的声功率值有较好的符合程度计算公式在所测试频率范围内声源辐射的各倍频带或倍频带声功率级按下述公式计算精密法式中被测声源的频带声功率级

19、基准值为按第章规定方法测得的平均频带声压级经背景噪声修正后基准值为混响时间混响室体积测试频带中心频率的波长混响室内表面积大气压式中已经考虑了混响室内各表面附近所形成的声场干涉图形的影响工程法式中符号意义同上式中以代替式中的是近似地考虑了室内表面附近声场干涉的影响精密法不允许直接测试声功率级如要求声功率级则应先测出各频带的声功率级再按附录计算工程法可以用附录计算也可直接测量这时混响时间测试信号可以用中间频带的噪声或计权的粉红噪声信号如被测声源可突然停止发生也可用它来作计权混响时间测量的声源信号比较方法比较法需要用一个已知功率输出的标准噪声源标准噪声源应符合标准噪声源的有关规定比较法的优点是不必测

20、量测试室的混响时间标准噪声源的位置标准噪声源放在测试室的地面上离其他反射面距离包括被测声源应大于按第条方法测出各频带的平均声压级计算公式式中被测声源的频带声功率级基准值为被测声源的平均频带声压级基准值为标准噪声源的频带声功率级基准值为标准噪声源的平均频带声压级基准值为应记录的资料被测声源被测声源的描述工作条件安装条件声源在测试室中的位置声学环境试验房间的描述包括尺寸墙面天花板地面的表面处理画出室内布置和声源位置略图测试室的合格鉴定空气温度相对湿度大气压仪器测试仪器的名称型号序号制造厂频率分析器的带宽仪器系统的频率响应校准传声器的方法校准日期地点标准噪声源的校准限于比较法声学数据传声器阵列或路径

21、位置和取向必要时画出略图必要时应给出传声器的频率响应滤波器的频响和背景噪声修正值声功率级列表或绘图数据算到最接近的值报告内容测试日期时间所有被测试频带的声功率级声源的全部工作条件被测声源在测试室中的位置第章列出的其他资料只当声功率级数据有专门应用时才需写入报告说明获得声功率数据的方法是按本标准中的直接法还是比较法附录混响室的设计准则参考件概论适用于精密方法测定声源的声功率级的混响室应具有适当的体积适宜的形状必要时增加扩散体适当小的声吸收足够低的背景噪声级体积见条形状如果测试室是矩形六面体则三个边长比可以取或取下表中的某一比例矩形混响室尺寸比例的推荐值注为测试室的长宽高如果不是矩形则房间各表面应

22、不相平行避免出现大的凹面扩散体室内各面一般是相对两个面中的一个面上可做成半柱半球或其他形状的凸面体以增加声场的扩散程度对于窄带噪声或离散纯音声源的测定为了增加测试室的均匀性采用活动扩散体为旋转式或振动式扩散体若采用旋转式扩散体则在房间尺寸以及声源传声器位置安排允许条件下扩散体尺寸应尽可能大扩散板不可用轻质结构建议面密度至少有其转速应高到在转动一周的时间内能使声压级得到平均对于直径的双半圆锥扩散体以每分转运转是可取的扩散体表面不应与任何界面平行室内的吸收混响室内表面的吸声系数要小到保证有足够的混响声场但吸声系数也要适当地大以减少声源位置对辐射声功率的影响为此在所测试的频率范围内混响室内全部表面的

23、平均吸声系数应不超过且各面的吸声系数应没有非常大的差别见条对于窄带或离散频率声源当有必要增加测试室简正模式的共振曲线的宽度而希望在某一频率以下有一附加的吸收量此频率为式中混响室体积但室内表面平均吸声系数也不应超过工程法用的专用测试室用于工程法的专用测试室设计原则可参考本附录也可以考虑将空房间加以改造但须将窗户堵死门要能关严一般水泥地面磨石子表面或石灰粉刷等表面均可不动也不必另加扩散体经初步混响时间测试如果需要适当增加低频段的阻尼则可采用薄板型低频吸声结构用尺寸不等的夹板钉在边框上靠在墙上安放即可但最后效果不能出现很强的某一频带吸声特大或特小的现象附录用于精密法测量宽带声源混响室的鉴定方法补充件

24、引言如果测试室不能达到第条规定的吸声量标准则必须应用本附录中所描述的方法来确定对宽带声源的测量是否能达到表中所规定的准确度它提供了声源和混响场间耦合的不确定度以及空间和时间平均的过程中的不确定度的量度每个倍频带或倍频带的宽带声源的测量的准确度用标准偏差来表示仪器和装置仪器和传声器路径或阵列必须与声源的实际测试时使用的相同本附录中提出的测试方法需要使用标准噪声源仪器必须符合第章中所提出的要求传声器路径或阵列必须符合条的要求标准噪声源应符合标准噪声源规定的要求测试方法测量标准噪声源位于测试室里每一不同位置时的倍频带或倍频带声压级应当作六个或六个以上的混响场测量标准噪声源的位置必须符合下列条件声源位

25、置的选择应位于测试室的地板上离墙壁不近于离传声器不近于条式所许可的距离内任何两个声源位置之间的距离必须大于此处为所需鉴定测试室的最低测试频率的波长声源的位置不能选在测试室中心线上且应在预定的被测声源位置附近当声源在上述的每个位置上时测出的倍频带或倍频带声压级必须至少读到最接近的传声器路径或阵列扩散体如果有的话仪器和观测时间必须与对被测设备在声源区域中进行实际测试时所用的一样计算方法对鉴定测试室间的每个频带标准偏差应用下式计算式中按照第章中所描述的空间平均法测得的频带声压级基准值为频带声压级的算术平均值基准值为声源位置的个数鉴定对每个频带如果按条计算得出的标准偏差不超过下表中列出的界限则测试室适

26、合于测量宽带声源最大允许标准偏差倍频带中心频率倍频带中心频率最大允许标准偏差附录倍频带或倍频带声功率级合成声功率级的方法补充件由频带声功率级合成声功率级可用下式计算式中声功率级基准值为第个倍频带或倍频带声功率级基准值为修正值用倍频带声功率级计算时值列于表中表倍频带中心频率用倍频带声功率级计算时值列于表中表倍频带中心频率续表倍频带中心频率附录另一种测量离散频率分量的鉴定方法补充件引言本附录介绍的方法可用于估算在给定混响室中利用给定传声器阵列或移动路径测量离散频率声音的不确定度如果在所考虑的频率范围上标准偏差不超过表给出的数据则可认为测试设备包括房间仪器和传声器阵列或路径对具有显著离散频率分量声源

27、的测试是满意的因此对任何特殊声源就不用其他的计算如第章下面介绍的鉴定方法可以利用如下的事实对给定声源位置和传声器阵列或路径下混响室频率响应的不规则性可指示出声源同混响场耦合的不确定性以及空间或时间平均过程中的不确定度表的最大允许标准偏差倍频带中心频率倍频带中心频率最大允许标准偏差仪器除了本标准所规定的仪器和传声器阵列或路径外为了作合格的测试还需要如下各项一只直径以下具有背部密封的扬声器盒的高质量扬声器一台振荡器一台频率计数器一台放大器和一台伏特计扬声器测试把扬声器放在半消声室的地板上传声器放在扬声器面前方距离到处利用指示设备和频率分析器记录出在需要鉴定的频率范围上扬声器恒定输入电压时的声压级在

28、每个倍频带中按表所示的频率作测量读数读至最接近的值注扬声器只有当在相邻的频率上测量的差异不大于时才认为是合适的作这种测试用的扬声器输入电压应足够低以免产生畸变例如过大的音圈和膜片振幅特别在低频时但又要足够高以免受背景噪声的干扰包括声和电的干扰测试室的测试把扬声器放置在待测设备的位置上用连续移动或布成阵列的传声器按本标准第章用精密法测量声压级的方法取样如果房间中采用旋转式的或振动式的声扩散体则测试时扩散体应处在运转状态在表列出的频率上记出空间或时间平均声压级扬声器输入电压应与条扬声器测试时所用的相同注如果用固定位置的传声器阵列则阵列应可自动扫描并获得均方声压级或者对逐个传声器位置利用计算求出均方

29、值在作每组测量时频率的变化不应超过计算步骤对按条获得的室内声级进行修正方法是把室内声级按每一频率减去第条获得的扬声器声级就能消除扬声器特性的影响对每个倍频带计算出经修正的室内声级的算术平均值并计算出经修正的室内声级和平均声级之差的标准偏差式中标准偏差按修正过的室内声压级按修正过的室内声压级的算术平均值倍频带按表所列的频带测量的次数鉴定测试对每一特殊频带如果计算得到的标准偏差不超过表给出的极限则测试室对测量含有离散频率分量的声源是合格的注如果采用传声器在长度上连续移动则鉴定测试只需在或取其较大者以下的频率进行式中频率长度混响室体积多个声源位置如果需要可用其他的扬声器位置重复测试室测试条来鉴定平均

30、每一频率的结果再计算出标准偏差条如果鉴定是基于多个扬声器位置的则测试设备声源也应用相同一组位置并应对若干位置的结果求出平均表鉴定含有显著离散频率分量声音的设备用的测试频率或周期倍频带中心频率测试频率的周期测试频率增量增量允许范围附录用于工程法的混响室合适性的测试补充件在进行声功率级测定前应对测试室的合适性按下列步骤测试将一标准噪声源按本标准的精密法测定其倍频带声功率级在工程法的专用测试室中按本标准的工程法对同一标准噪声源在相同工作条件下测定其倍频带声功率级在所测试频带内计算上述两法的差值将此差值与下表中数值作比较如果不超过下表中的规定则此测试室可用作宽带噪声源的工程级测定混响室精密法与专用测试室测量结果的最大允许差值倍频带中心频率频带功率级差值附加说明本标准由全国声学标准化技术委员会审查通过本标准由噪声分委会提出本标准主要起草人孙广荣