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平均隔聲量

由于隔聲量是頻率的函數(shù)，因此需要給出各個(gè)頻帶的隔聲量才能比較全面反映試件的隔聲性能。但在隔聲性能評(píng)價(jià)時(shí)，由于數(shù)值很多，造成表達(dá)上的復(fù)雜。因此，最簡(jiǎn)單的辦法是將中心頻率125~2000Hz的5個(gè)倍頻程帶，或100~3150Hz的16個(gè)1/3倍頻程頻帶隔聲量的算術(shù)平均值，作為試件的隔聲性能的單值評(píng)價(jià)量，稱為平均隔聲量。其計(jì)算公式為：

式中，R 為平均隔聲量；Ri 為倍頻程或1/3倍頻程頻帶隔聲量；n 為測(cè)量隔聲的頻帶數(shù)，對(duì)于倍頻程，n=5，1/3倍頻程n=16。

由于平均隔聲量是對(duì)試件所有頻段的隔聲性能取平均值，因此它無(wú)法反映試件在不同頻帶之間的隔聲性能差異，給實(shí)際使用帶來(lái)了不足。

2計(jì)權(quán)隔聲量

為了彌補(bǔ)平均隔聲量進(jìn)行隔聲性能評(píng)價(jià)的不足，聲學(xué)研究者提出了一種考慮隔聲頻率特性曲線的隔聲低谷，并與主觀聽(tīng)感相符的隔聲效果單值評(píng)價(jià)量，稱為計(jì)權(quán)隔聲量，并由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50121-2005給出了明確的定義和評(píng)價(jià)方法。計(jì)權(quán)隔聲量用Rw 來(lái)表示。

a) 1/3倍頻程；b) 倍頻程

圖1 空氣聲隔聲基準(zhǔn)曲線

計(jì)權(quán)隔聲量，是通過(guò)將隔聲試樣在頻帶中心頻率為125~2000Hz的5個(gè)倍頻程或100~ 3150Hz的16個(gè)1/3倍頻程的隔聲量，與一組基準(zhǔn)曲線按一定的方法進(jìn)行比較后再確定的?；鶞?zhǔn)曲線一方面考慮了人耳的聽(tīng)覺(jué)特性，即人耳對(duì)低頻聲的感覺(jué)不如高頻靈敏；另一方面考慮到通常隔聲試件的低頻隔聲量較低，而高頻隔聲量較高的特點(diǎn)。

基準(zhǔn)曲線是隨頻率變化的一條折線，如1/3倍頻程的空氣聲隔聲曲線，其中100~400Hz的低頻部分折線的斜率每倍頻程增加9dB，400~1250Hz的中頻部分折線斜率每倍頻程增加3dB，1250~3150Hz的高頻部分保持水平直線，如圖1a所示。圖1b為倍頻程的隔聲基準(zhǔn)曲線，基準(zhǔn)曲線雖然各個(gè)頻率的隔聲量不同，但其主觀感覺(jué)的效果是相同的，與等響曲線類似，實(shí)際上它是一條等隔聲效果曲線。相應(yīng)的隔聲基準(zhǔn)值如表1所示。

表1 空氣聲隔聲基準(zhǔn)值

表中：Ki,1/3 為1/3倍頻程基準(zhǔn)值，Ki 為倍頻程基準(zhǔn)值。

確定計(jì)權(quán)隔聲量的方法，是將隔聲構(gòu)件的各頻率實(shí)測(cè)值的隔聲量與隔聲基準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，并滿足以下條件：

(1) 當(dāng)隔聲測(cè)量值為1/3倍頻程時(shí)

計(jì)權(quán)隔聲量Rw 為滿足下式的最大值，精確到1dB：

式中，i 為頻帶序號(hào)，代表100~3150Hz的16個(gè)1/3倍頻程頻帶；Pi 為不利偏差，按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，Rw 為要求的計(jì)權(quán)隔聲量；Ki 為與表1中第i 個(gè)頻帶對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值；Ri 為第i 個(gè)頻帶測(cè)得的隔聲量，精確到0.1dB。

(2) 當(dāng)隔聲測(cè)量值為倍頻程時(shí)

計(jì)權(quán)隔聲量Rw 為滿足下式的最大值，精確到1dB：

式中，i 為頻帶序號(hào)，代表125~2000Hz的5個(gè)倍頻程頻帶；Pi為不利偏差，仍按1/3倍頻程式進(jìn)行計(jì)算。

以上評(píng)價(jià)過(guò)程，可通過(guò)頻移基準(zhǔn)曲線與測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比的來(lái)比較完成。即計(jì)算基準(zhǔn)值和測(cè)量值的不利偏差，再計(jì)算所有評(píng)價(jià)頻率不利偏差的總和，從而將曲線平移至滿足評(píng)價(jià)條件的基準(zhǔn)曲線，再讀出位移500Hz處的數(shù)值，即為計(jì)權(quán)隔聲量Rw 的值。

例如，一試件按照GB/T 19889.3-2005的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行隔聲測(cè)試，測(cè)得1/3倍頻程的隔聲量Ri 如表2所示，將表1中的Ki,1/3 往上平移30dB，得到K30，從而得到K30-Ri 。將其中大于零的部分，即不利偏差Pi 累加，得到總不利偏差P 為20.7dB，滿足式P<32的要求。如果將Ki,1/3 往上平移31dB，按照類似的方法，這時(shí)得到總不利偏差為32.7dB，不能滿足P<32的要求。因此，這時(shí)的計(jì)權(quán)隔聲量為Ki,1/3 往上平移30dB時(shí)500Hz的隔聲量，即Rw =30dB。

表2 某試樣計(jì)權(quán)隔聲量的評(píng)價(jià)實(shí)例

3頻譜修正量

計(jì)權(quán)隔聲量考慮了人耳對(duì)不同頻率噪聲感覺(jué)的差異，但是由于不同聲源輻射噪聲的頻譜差異往往比較大，因此，同樣的隔聲結(jié)構(gòu)用在不同的場(chǎng)合時(shí)，人耳實(shí)際感覺(jué)到的隔聲效果仍會(huì)有差異。為了解決這個(gè)問(wèn)題，GB/T 50121-2005中引入了頻譜修正量C 和Ctr，以評(píng)價(jià)同一隔聲結(jié)構(gòu)在不同聲源情況下的實(shí)際隔聲效果。C 和Ctr 分別考慮了以社會(huì)生活噪聲為代表的中、高頻成分較多的噪聲源，和以交通噪聲為代表的中、低頻成分較多的噪聲對(duì)隔聲結(jié)構(gòu)實(shí)際隔聲性能的影響。頻譜修正量C 和Ctr 又分別被稱為粉紅噪聲修正量和交通噪聲修正量。圖2中給出了1/3倍頻程和倍頻程的頻譜修正量曲線，表3為對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

頻譜修正量Cj 根據(jù)表3給出的聲壓級(jí)頻譜值，按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，j 為頻譜序號(hào)。j 為1時(shí)，代表計(jì)算C 的頻譜修正；j 為2時(shí)，代表計(jì)算Ctr的頻譜修正。i 為100~3150Hz的1/3倍頻程或125~2000Hz的倍頻程的頻帶序號(hào)。Lpij為表3中給出的對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)。Rw 為上面求出的計(jì)權(quán)隔聲量，Ri 為第i 頻帶的隔聲量。

a) 1/3倍頻程；b) 倍頻程

圖2 計(jì)算頻譜修正量的聲壓級(jí)頻譜

表3 計(jì)算頻譜修正量的聲壓級(jí)頻譜

根據(jù)GB/T 50121-2005的要求，空氣隔聲性能和指標(biāo)采用計(jì)權(quán)隔聲量和頻譜修正量的和的形式，即采用Rw+C 或Rw+Ctr 的形式來(lái)表述。因此，同一隔聲結(jié)構(gòu)，由于噪聲源不同，其隔聲性能的評(píng)價(jià)結(jié)果也會(huì)不同。例如，對(duì)于表2中的該試樣的隔聲，將上述數(shù)值代入，得到C=-0.3dB，Ctr=-2.6dB。因此，該試件的計(jì)權(quán)隔聲量為Rw(C, Ctr)=30(0,-3)dB。

最后，美國(guó)隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 413-97總體上與國(guó)標(biāo)接近，其區(qū)別在于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)的頻率范圍為125~4000Hz。