weixin 发表于 2022-7-29 15:57

A计权的“前世今生”

为何人们把A声级作为评价噪声的主要指标,而不是线性声级?

首先,列举A计权的例子。

第一个案例,某工程车辆,原始激振频率为35Hz,对应的A计权修正值为-37.3dB,在不改变振动幅值的情况下,如果把激振频率改为33Hz,修正值则为-38.6dB。两者对比,激振频率33Hz比35Hz,A计权后噪声值低1.3dB。

第二个案例,主泵选型,一个日系泵,一个韩系泵。日系泵为两个9柱塞的串联泵,18倍分量(约为544.5Hz)为主要分量,A计权修正值为-2.92dB;韩系泵9倍分量(约为258Hz)为主要分量,修正值则为-8.46dB,两个主泵其最大噪声幅值基本一致,但是频率相差很大导致A计权后声压差异大。

A计权来源于等响度曲线,用1000Hz的某一强度的声音为基准,用人耳试听的办法与其它频率声音进行比较,调节此声音的声压级,使它与1000Hz声音听起来响度相同,记下此频率的声压级,再用其它频率试验并记下它们与1000Hz声音响度相等的声压级,将这些数据画在坐标上,就得到一条与1000Hz声压级等响的曲线。上述例子中,韩系主泵噪声低就是利用了人耳对低频不敏感的特点。

等响曲线最先是由Fletcher 和Munson 在1933年用耳机测量受试者得到的,他们把许多受试者的结果进行平均,从而得到合理的均值,国际标准化组织 (ISO) 在此基础上形成了ISO/R226:1961,如图1中蓝线所示,并于2003年通过了更新的等响标准曲线,即ISO226:2003,这次更新选用了许多来自日本、德国、丹麦、英国和美国的不同研究,如图1红线所示。我国于2007年参照ISO226:2003,形成了《GB/T4963-2007 声学标准等响度级曲线》,但对我国人群的初步研究结果表明,我国人群的等响曲线和新颁布的ISO标准仍存在一些差异。
图1 等响度曲线
为了使测量噪声的仪器读数符合人耳的听觉特性,需要对声学测量仪器接收的声音按不同的方法滤波,使声压级修正为相对应的等响曲线。A、B、C计权分别近似模拟40方 (phone)、70方和100方三条等响曲线,D计权专用于飞机噪声的测量。A、B、C计权的频率响应曲线(计权曲线)已由国际电工委员会 (IEC) 定为标准,目前B和D计权已不再使用,GB3785.1-2010/IEC61672-1:2002只规定了A、C及Z(不计权)频率计权相对响应及允许误差,计权网络曲线如图2所示,频率计权特性如表1所示。
图2 计权网络曲线
表1频率计权特性利用LMS数据采集系统,验证了计权特性,图3是线性频率特性,图4是A计权后的频率特性,例如,20Hz时计权前为65.68dB,计权后为15.18dB,对应A计权修正值-50.5dB;再比如50Hz时计权前为68.7dB,计权后为38.5dB,对应A计权修正值-30.2dB。

线性频率特性叠加公式为
A计权频率特性叠加公式则为
图3 线性频率特性
图4A计权后频率特性
表1只是列出了部分频率下的修正值,研究者将图2曲线通过最小二乘法进行数据拟合,获得拟合方程为:
式中,x=log10(f) 为取对数后的频率。

A声级测得的结果与人耳对声音的响度感觉相近,因此人们把A声级作为评价噪声的主要指标。但是A计权声压级不涉及频谱特性的评价,因此其评价结果不能完全代表人的主观感受。

来源:谈振说音微信公众号(ID:gh_d2be360b4cbd),作者:苏俊收。

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