擴聲系統(tǒng)總噪聲級的精確測量

趙其昌

【摘 要】 提出精確測量擴聲系統(tǒng)總噪聲級的方法，彌補現(xiàn)行標準中的不足。

【關(guān)鍵詞】 擴聲系統(tǒng)；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(yè)的蓬勃發(fā)展，文化演出場所的建設(shè)如雨后春筍。在廳堂建設(shè)和設(shè)計規(guī)范中，規(guī)定了擴聲系統(tǒng)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(zhì)影響很大，它是文藝演出的動態(tài)范圍的下限，很難想象在嘈雜的環(huán)境中能有好的演出效果。擴聲系統(tǒng)的總噪聲級反映了擴聲設(shè)備的品質(zhì)、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(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中“文藝演出類擴聲系統(tǒng)聲學特性指標”規(guī)定：系統(tǒng)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(shù)，是用來評價噪聲煩惱和危害的參數(shù)，它與噪聲的倍頻帶聲壓級的關(guān)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(shù)NR。例如1 000 Hz的倍頻帶聲壓級為30 dB，則所對應(yīng)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(yīng)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(shù)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(shù)據(jù)）比較，其中最接近且高于該頻譜線的一條NR曲線的數(shù)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(shù)據(jù)中有1個超過標準值，即判斷為大于），所以該噪聲評價數(shù)為NR-20。

噪聲評價數(shù)NR在1961年被定為ISO標準，從1971年起ISO標準也已規(guī)定用A聲級〔dB（A）〕來評價噪聲，現(xiàn)在一般傾向于用A聲級來評價。噪聲評價數(shù)NR與A聲級LA的關(guān)系一般為：噪聲評價數(shù)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(tǒng)總噪聲級是指擴聲系統(tǒng)達到最高可用增益，聽眾區(qū)各測量點由擴聲系統(tǒng)所產(chǎn)生的各頻帶的噪聲聲壓級（扣除環(huán)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(tǒng)達到最高可用增益，無有用聲信號輸入時，聽眾區(qū)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(tǒng)總噪聲級的測量方法。6.1.6條中規(guī)定：測量時廳堂內(nèi)的設(shè)備如通風、空調(diào)、調(diào)光等產(chǎn)生噪聲的設(shè)備全關(guān)閉，擴聲系統(tǒng)增益控制置于最高可用增益位置，系統(tǒng)傳聲器不接，以200 Ω等效電阻代替。在規(guī)定點測量擴聲系統(tǒng)所產(chǎn)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(jīng)碰到一件事，某聲學工程的鑒定測試結(jié)果，其他指標都符合設(shè)計要求，唯獨系統(tǒng)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(huán)境噪聲的數(shù)據(jù)，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(huán)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(huán)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(guān)掉室內(nèi)空調(diào)等引起的環(huán)境噪聲，外面的噪聲要扣除。如何測量？如何在擴聲系統(tǒng)總噪聲中扣除？并沒有交待。實際上，外面?zhèn)魅氲脑肼暿菬o法“關(guān)掉”的，測量單位如何處理的？不知道，給測量結(jié)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(nèi)容，在此與大家分享。

在廳堂內(nèi)測量的噪聲包括兩部分：一是廳堂的總噪聲，它由廳堂內(nèi)的設(shè)備如通風、空調(diào)、調(diào)光、擴聲系統(tǒng)的設(shè)備噪聲，以及室外環(huán)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(chǎn)生噪聲的設(shè)備關(guān)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(tǒng)的總噪聲，它是由擴聲系統(tǒng)產(chǎn)生的，是可控的。按照標準規(guī)定的方法在系統(tǒng)總噪聲的測量中只能關(guān)掉空調(diào)等設(shè)備產(chǎn)生的影響，不能“關(guān)掉”外面?zhèn)魅氲脑肼?，因此，測到的結(jié)果是擴聲系統(tǒng)的噪聲加上外面?zhèn)魅氲脑肼暤目偤?。標準?guī)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(guī)定的兩個指標就都出來了。一是測量廳堂總噪聲級，室內(nèi)所有產(chǎn)生噪聲的設(shè)備均開啟，測試結(jié)果是設(shè)備噪聲加外界傳入的噪聲總和；二是關(guān)掉擴聲系統(tǒng)，其他不變再測一次。擴聲系統(tǒng)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(qū)就不行，因為那里聲壓級不等于聲強級）如下：

設(shè)廳堂總噪聲級為L總，空調(diào)等設(shè)備（除擴聲系統(tǒng)）和外界傳入的噪聲聲壓級為L1，擴聲系統(tǒng)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(tǒng)總聲壓級的測量和計算步驟如下：

（1）測量廳堂內(nèi)的總噪聲聲壓級L總（所有的設(shè)備均開啟，擴聲系統(tǒng)處于標準規(guī)定的狀態(tài)，測量結(jié)果包括室外傳入的噪聲）；

（2）關(guān)閉擴聲系統(tǒng)，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(jù)?L查表2或用公式（5）計算（計算更準確），求出n；

（5）擴聲系統(tǒng)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(guān)掉擴聲系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)總噪聲級時標準規(guī)定要扣除環(huán)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(guī)定的點測量兩次，兩個指標都知道了第一次廳堂內(nèi)所有產(chǎn)生噪聲的源頭，都開啟，其中擴聲系統(tǒng)應(yīng)工作在最高可用增益狀態(tài)，輸入端接入200 Ω的等效電阻。在規(guī)定點測噪聲聲壓級，第二次，關(guān)閉擴聲系統(tǒng)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.