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(shù)值很多，造成表達上的復(fù)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(shù)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：

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(shù)，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(quán)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(xué)研究者提出了一種考慮隔聲頻率特性曲線的隔聲低谷，并與主觀聽感相符的隔聲效果單值評價量，稱為計權(quán)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(quán)隔聲量用Rw 來表示。

a) 1/3倍頻程；b) 倍頻程

圖1 空氣聲隔聲基準曲線

計權(quán)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(yīng)的隔聲基準值如表1所示。

表1 空氣聲隔聲基準值

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(quán)隔聲量的方法，是將隔聲構(gòu)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(dāng)隔聲測量值為1/3倍頻程時

計權(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，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：

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

(2) 當(dāng)隔聲測量值為倍頻程時

計權(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，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(jié)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(shù)值，即為計權(quán)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(quán)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(quán)隔聲量的評價實例

3頻譜修正量

計權(quán)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)的數(shù)值。

頻譜修正量Cj 根據(jù)表3給出的聲壓級頻譜值，按下式進行計算：

式中，j 為頻譜序號。j 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。i 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(yīng)的聲壓級。Rw 為上面求出的計權(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

根據(jù)GB/T 50121-2005的要求，空氣隔聲性能和指標采用計權(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，其隔聲性能的評價結(jié)果也會不同。例如，對于表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，該試件的計權(quán)隔聲量為Rw(C, Ctr)=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(qū)別在于美國標準評價的頻率范圍為125~4000Hz。