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空氣隔聲的評價方法-平均隔聲量、計權隔聲量和頻譜修正量
作者: admin     時間:2022-04-07 14:38:51

平均隔聲量

由于隔聲量是頻率的函數,因此需要給出各個頻帶的隔聲量才能比較全面反映試件的隔聲性能。但在隔聲性能評價時,由于數值很多,造成表達上的復雜。因此,最簡單的辦法是將中心頻率125~2000Hz的5個倍頻程帶,或100~3150Hz的16個1/3倍頻程頻帶隔聲量的算術平均值,作為試件的隔聲性能的單值評價量,稱為平均隔聲量。其計算公式為:

空氣隔聲的評價方法:平均隔聲量、計權隔聲量和頻譜修正量


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 為測量隔聲的頻帶數,對于倍頻程,n=5,1/3倍頻程n=16。


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

2計權隔聲量

為了彌補平均隔聲量進行隔聲性能評價的不足,聲學研究者提出了一種考慮隔聲頻率特性曲線的隔聲低谷,并與主觀聽感相符的隔聲效果單值評價量,稱為計權隔聲量,并由國際標準GB/T 50121-2005給出了明確的定義和評價方法。計權隔聲量用Rw 來表示。

空氣隔聲的評價方法:平均隔聲量、計權隔聲量和頻譜修正量


a) 1/3倍頻程;b) 倍頻程

圖1 空氣聲隔聲基準曲線


計權隔聲量,是通過將隔聲試樣在頻帶中心頻率為125~2000Hz的5個倍頻程或100~ 3150Hz的16個1/3倍頻程的隔聲量,與一組基準曲線按一定的方法進行比較后再確定的。基準曲線一方面考慮了人耳的聽覺特性,即人耳對低頻聲的感覺不如高頻靈敏;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。


基準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曲線,基準曲線雖然各個頻率的隔聲量不同,但其主觀感覺的效果是相同的,與等響曲線類似,實際上它是一條等隔聲效果曲線。相應的隔聲基準值如表1所示。


表1 空氣聲隔聲基準值

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表中:Ki,1/3 為1/3倍頻程基準值,Ki 為倍頻程基準值。


確定計權隔聲量的方法,是將隔聲構件的各頻率實測值的隔聲量與隔聲基準曲線進行比較,并滿足以下條件:


(1) 當隔聲測量值為1/3倍頻程時


計權隔聲量Rw 為滿足下式的最大值,精確到1dB:

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式中,i 為頻帶序號,代表100~3150Hz的16個1/3倍頻程頻帶;Pi 為不利偏差,按下式進行計算:

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式中,Rw 為要求的計權隔聲量;Ki 為與表1中第個頻帶對應的基準值;Ri 為第個頻帶測得的隔聲量,精確到0.1dB。


(2) 當隔聲測量值為倍頻程時


計權隔聲量Rw 為滿足下式的最大值,精確到1dB:

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式中,i 為頻帶序號,代表125~2000Hz的5個倍頻程頻帶;Pi為不利偏差,仍按1/3倍頻程式進行計算。


以上評價過程,可通過頻移基準曲線與測量結果進行對比的來比較完成。即計算基準值和測量值的不利偏差,再計算所有評價頻率不利偏差的總和,從而將曲線平移至滿足評價條件的基準曲線,再讀出位移500Hz處的數值,即為計權隔聲量Rw 的值。


例如,一試件按照GB/T 19889.3-2005的標準進行隔聲測試,測得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,這時得到總不利偏差為32.7dB,不能滿足P<32的要求。因此,這時的計權隔聲量為Ki,1/3 往上平移30dB時500Hz的隔聲量,即Rw =30dB。


表2 某試樣計權隔聲量的評價實例

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3頻譜修正量

計權隔聲量考慮了人耳對不同頻率噪聲感覺的差異,但是由于不同聲源輻射噪聲的頻譜差異往往比較大,因此,同樣的隔聲結構用在不同的場合時,人耳實際感覺到的隔聲效果仍會有差異。為了解決這個問題,GB/T 50121-2005中引入了頻譜修正量C 和Ctr,以評價同一隔聲結構在不同聲源情況下的實際隔聲效果。C 和Ctr 分別考慮了以社會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隔聲結構實際隔聲性能的影響。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為對應的數值。


頻譜修正量Cj 根據表3給出的聲壓級頻譜值,按下式進行計算:

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式中,j 為頻譜序號。為1時,代表計算C 的頻譜修正;j 為2時,代表計算Ctr的頻譜修正。為100~3150Hz的1/3倍頻程或125~2000Hz的倍頻程的頻帶序號。Lpij為表3中給出的對應的聲壓級。Rw 為上面求出的計權隔聲量,Ri 為第頻帶的隔聲量。

空氣隔聲的評價方法:平均隔聲量、計權隔聲量和頻譜修正量


a) 1/3倍頻程;b) 倍頻程

圖2 計算頻譜修正量的聲壓級頻譜


表3 計算頻譜修正量的聲壓級頻譜

空氣隔聲的評價方法:平均隔聲量、計權隔聲量和頻譜修正量


根據GB/T 50121-2005的要求,空氣隔聲性能和指標采用計權隔聲量和頻譜修正量的和的形式,即采用Rw+C 或Rw+Ctr 的形式來表述。因此,同一隔聲結構,由于噪聲源不同,其隔聲性能的評價結果也會不同。例如,對于表2中的該試樣的隔聲,將上述數值代入,得到C=-0.3dB,Ctr=-2.6dB。因此,該試件的計權隔聲量為Rw(CCtr)=30(0,-3)dB。


最后,美國隔聲評價標準ASTM E 413-97總體上與國標接近,其區別在于美國標準評價的頻率范圍為125~4000Hz。




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