聲學(xué)測試中需要明確的一些概念

安兆亮 胡央麗 周子煒 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

聲音無處不在,各種儀器、設(shè)備在工作中都會產(chǎn)生各種各樣的聲音,對所處環(huán)境的人員和設(shè)備造成影響,特別是人員,會產(chǎn)生煩躁不安的情緒,進而影響工作效率,嚴重的還會引起生理上的損傷,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)測試已經(jīng)成為當(dāng)代產(chǎn)品定型測試的常規(guī)項目之一。

但是人們對聲學(xué)測試中參數(shù)的真實內(nèi)含及測量的難易、工作量的估算卻大多缺乏了解，認為只是第三方實驗室技術(shù)人員的工作，事實上對其認知是相當(dāng)有必要的。有效溝通是任何項目順利推進的保障，不僅能建立緊密的聯(lián)系，更能表明雙方對項目的重視和參與，會使溝通的另一方滿意度大大提高。保持暢通的渠道看似簡單，實際很復(fù)雜，比如說典型問題——“過濾”，也就是信息丟失。產(chǎn)生過濾的原因很多，比如語言、文化、語義、知識、信息內(nèi)容、道德規(guī)范、名譽、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程中對某一問題的理解產(chǎn)生歧義。就測試項目而言，技術(shù)認同是核心環(huán)節(jié)，不僅有利于提升測試效率，也可以加深企業(yè)人員對自家產(chǎn)品了解，拓寬銷售與改進設(shè)計，迎合節(jié)能減排、和諧健康的社會發(fā)展大趨勢。

1 聲學(xué)測試中的基本概念

聲壓、聲壓級、聲功率、聲功率級是聲學(xué)測試中最常見的聲學(xué)概念。先解釋一下“級”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6個數(shù)量級以上，同時由于人體聽覺對聲信號強弱刺激反應(yīng)不是線性的，而是對數(shù)比例關(guān)系，那么結(jié)果很難與人的實際感知掛鉤，也就是不直觀，所以引入了“級”，即被測量和基準量之比取對數(shù)所得到的值,它代表被測量比基準量高出多少“級”。如N = 10 lg (A1/ A0)，分貝符號為“dB”，無量綱。式中A0是基準量（或參考量），A1是被測量。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,電冰箱說明書表明噪聲是×× dB。其實這些是有本質(zhì)差別的。聲壓級是用來描述測量位置在某一時刻或時段的聲音大小，而聲功率級是用來描述某一聲源(如電冰箱、微波爐、洗衣機等)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越吵，離得越遠感覺越安靜，人員感知到的就是其所處位置的聲壓。所以聲學(xué)測試中為描述產(chǎn)品自身的聲學(xué)特性，測量的基本上都是聲功率，只有在考慮對操作人員可能產(chǎn)生的影響時，才會要求測量操作者位置的聲壓。

2 聲學(xué)測試工作量的評估

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

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

式中：S — 測試包絡(luò)面的面積，m2；

Lp— n個測點的平均聲壓級，dB，

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

3 聲學(xué)測試執(zhí)行標(biāo)準變化對測試實施的影響

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

4 其他輔助工作

測試產(chǎn)品的運輸、實驗室存放、現(xiàn)場安裝、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

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

[1]鐘志剛. 解讀GB19606 - 2004《家用和類似用途電器噪聲限值》[J]. 環(huán)境技術(shù)， 2006(2)： 27-31.

[2]曉葳. 家用電器的噪聲值是如何規(guī)定和測量的[J]. 家用電器,2002(4)： 21.

[3]黃朝昉. 論有效溝通和贏得客戶的幾點建議[J]. 經(jīng)營管理者，2009, (24)： 236-237.

[4]蘇朝暉. 客戶關(guān)系的建立與維護[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,2007.

[5]國際標(biāo)準化組織. ISO 3745-2012[S]. 瑞士，2012.

[6]國際標(biāo)準化組織. ISO 3745-1977[S]. 瑞士，1977.

[7]全國聲學(xué)標(biāo)準化委員會. GB/T 4214.1-2000[S]. 北京：中國標(biāo)準出版社，2000.