空气隔声的评价方法：平均隔声量、计权隔声量和频谱修正量
来源：噪声振动控制*（ID：tyacoustic）
本文摘要（由AI生成）：
本文讨论了隔声性能的评价方法，包括计权隔声量和频谱修正量的计算。考虑到人耳对不同频率声波的敏感程度，文章提出基准曲线来评估隔声效果。计权隔声量通过将实测隔声量与基准曲线比较得出，反映了主观感觉效果。此外，针对不同声源频谱特性的差异，引入频谱修正量来修正计权隔声量，以更准确地评价隔声结构在不同场合的实际效果。文章还介绍了不同隔声评价标准的差异和相似之处。
1平均隔声量
由于隔声量是频率的函数，因此需要给出各个频带的隔声量才能比较全面反映试件的隔声性能。但在隔声性能评价时，由于数值很多，造成表达上的复杂。因此，最简单的办法是将中心频率125~2000Hz的5个倍频程带，或100~3150Hz的16个1/3倍频程频带隔声量的算术平均值，作为试件的隔声性能的单值评价量，称为平均隔声量。其计算公式为：
式中，R 为平均隔声量；Ri 为倍频程或1/3倍频程频带隔声量；n 为测量隔声的频带数，对于倍频程，n=5，1/3倍频程n=16。
由于平均隔声量是对试件所有频段的隔声性能取平均值，因此它无法反映试件在不同频带之间的隔声性能差异，给实际使用带来了不足。
2计权隔声量
为了弥补平均隔声量进行隔声性能评价的不足，声学研究者提出了一种考虑隔声频率特性曲线的隔声低谷，并与主观听感相符的隔声效果单值评价量，称为计权隔声量，并由国际标准GB/T 50121-2005给出了明确的定义和评价方法。计权隔声量用Rw 来表示。
a) 1/3倍频程；b) 倍频程
图1 空气声隔声基准曲线
计权隔声量，是通过将隔声试样在频带中心频率为125~2000Hz的5个倍频程或100~ 3150Hz的16个1/3倍频程的隔声量，与一组基准曲线按一定的方法进行比较后再确定的。基准曲线一方面考虑了人耳的听觉特性，即人耳对低频声的感觉不如高频灵敏；另一方面考虑到通常隔声试件的低频隔声量较低，而高频隔声量较高的特点。
基准曲线是随频率变化的一条折线，如1/3倍频程的空气声隔声曲线，其中100~400Hz的低频部分折线的斜率每倍频程增加9dB，400~1250Hz的中频部分折线斜率每倍频程增加3dB，1250~3150Hz的高频部分保持水平直线，如图1a所示。图1b为倍频程的隔声基准曲线，基准曲线虽然各个频率的隔声量不同，但其主观感觉的效果是相同的，与等响曲线类似，实际上它是一条等隔声效果曲线。相应的隔声基准值如表1所示。
表1 空气声隔声基准值
表中：Ki,1/3 为1/3倍频程基准值，Ki 为倍频程基准值。
确定计权隔声量的方法，是将隔声构件的各频率实测值的隔声量与隔声基准曲线进行比较，并满足以下条件：
(1) 当隔声测量值为1/3倍频程时
计权隔声量Rw 为满足下式的最大值，精确到1dB：
式中，i 为频带序号，代表100~3150Hz的16个1/3倍频程频带；Pi 为不利偏差，按下式进行计算：
式中，Rw 为要求的计权隔声量；Ki 为与表1中第i 个频带对应的基准值；Ri 为第i个频带测得的隔声量，精确到0.1dB。
(2) 当隔声测量值为倍频程时
计权隔声量Rw 为满足下式的最大值，精确到1dB：
式中，i 为频带序号，代表125~2000Hz的5个倍频程频带；Pi为不利偏差，仍按1/3倍频程式进行计算。
以上评价过程，可通过频移基准曲线与测量结果进行对比的来比较完成。即计算基准值和测量值的不利偏差，再计算所有评价频率不利偏差的总和，从而将曲线平移至满足评价条件的基准曲线，再读出位移500Hz处的数值，即为计权隔声量Rw 的值。
例如，一试件按照GB/T 19889.3-2005的标准进行隔声测试，测得1/3倍频程的隔声量Ri 如表2所示，将表1中的Ki,1/3 往上平移30dB，得到K30，从而得到K30-Ri 。将其中大于零的部分，即不利偏差Pi 累加，得到总不利偏差P 为20.7dB，满足式P<32的要求。如果将Ki,1/3 往上平移31dB，按照类似的方法，这时得到总不利偏差为32.7dB，不能满足P<32的要求。因此，这时的计权隔声量为Ki,1/3 往上平移30dB时500Hz的隔声量，即Rw =30dB。
表2 某试样计权隔声量的评价实例
3频谱修正量
计权隔声量考虑了人耳对不同频率噪声感觉的差异，但是由于不同声源辐射噪声的频谱差异往往比较大，因此，同样的隔声结构用在不同的场合时，人耳实际感觉到的隔声效果仍会有差异。为了解决这个问题，GB/T 50121-2005中引入了频谱修正量C 和Ctr，以评价同一隔声结构在不同声源情况下的实际隔声效果。C 和Ctr 分别考虑了以社会生活噪声为代表的中、高频成分较多的噪声源，和以交通噪声为代表的中、低频成分较多的噪声对隔声结构实际隔声性能的影响。频谱修正量C 和Ctr 又分别被称为粉红噪声修正量和交通噪声修正量。图2中给出了1/3倍频程和倍频程的频谱修正量曲线，表3为对应的数值。
频谱修正量Cj 根据表3给出的声压级频谱值，按下式进行计算：
式中，j 为频谱序号。j 为1时，代表计算C 的频谱修正；j 为2时，代表计算Ctr的频谱修正。i 为100~3150Hz的1/3倍频程或125~2000Hz的倍频程的频带序号。Lpij为表3中给出的对应的声压级。Rw 为上面求出的计权隔声量，Ri 为第i 频带的隔声量。
a) 1/3倍频程；b) 倍频程
图2 计算频谱修正量的声压级频谱
表3 计算频谱修正量的声压级频谱
根据GB/T 50121-2005的要求，空气隔声性能和指标采用计权隔声量和频谱修正量的和的形式，即采用Rw C 或Rw Ctr 的形式来表述。因此，同一隔声结构，由于噪声源不同，其隔声性能的评价结果也会不同。例如，对于表2中的该试样的隔声，将上述数值代入，得到C=-0.3dB，Ctr=-2.6dB。因此，该试件的计权隔声量为Rw(C, Ctr)=30(0,-3)dB。
最后，美国隔声评价标准ASTM E 413-97总体上与国标接近，其区别在于美国标准评价的频率范围为125~4000Hz。
