實驗動物設施的噪聲不確定度評定*

劉 巍 侯豐田 梁春南

(中國食品藥品檢定研究院，北京 102629)

噪聲是人們不喜歡聽到的聲音，而對于實驗動物而言更是如此。常見的實驗動物如小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬等的聽覺遠比人類敏感，長期暴露于噪聲中不僅會影響實驗動物的行為，還會對其生理產生不良影響[1-2]。

檢測的目的是為了獲得檢測結果，依據標準要求結合檢測結果和不確定度對該設施、房間進行判定合格或不合格。不確定度評定和表示方法的統一，是科技交流和國際貿易進一步發展的要求，使得不同國家及地區的不同實驗室產生的測量結果可以在相同維度下進行橫向比較，為達成結果互認提供數據基礎和技術支撐。

目前，關于實驗動物設施噪聲試驗不確定度評定的研究較少，測量結果不夠精確。因此，針對實驗動物設施的噪聲試驗，通過分析不確定來源、建立相關數學模型、選擇正確的測量方法，詳細闡述噪聲不確定的評定方法，為今后實驗動物設施噪聲檢測的不確定度分析及精確測量提供理論依據。

1 測量方法

實驗動物設施噪聲試驗依據GB 14925—2010《實驗動物 環境及設施》[3]，測試房間為北京某科研單位的實驗動物實驗設施。測量條件符合GB 14925—2010的靜態檢測要求，在實驗動物設施內空調機組正常連續運轉48 h后，工藝設備已安裝，室內無動物及生產實驗工作人員的條件下進行檢測。當房間面積≤10 m2時，于房間中心離地1.2 m高度設一個點；當面積≥10 m2的房間，在室內離開墻壁反射面1.0 m及中心位置，離地面1.2 m高度布點檢測。噪聲測定以聲級計A檔為準進行測定。

噪聲試驗采用準確度2級，測量范圍30～130 dB(A)的AWA5636-2型聲級計。測試時將聲級計放在標準測量點位置。

2 不確定度來源

測試房間1(房間面積4 m2)和測試房間2(房間面積63 m2)均已連續平穩運行超過48 h，測量過程在室溫下進行，溫濕度影響不計。

檢測前與機組運行人員確定，通過固定機組運行頻率、風閥開度等措施降低檢測期間機組運行參數的波動對結果的影響。檢測時，待測房間內及相鄰房間無大型設備運行，房間內及相鄰房間無工作人員，無額外噪聲源的影響。因此，房間噪聲的不確定度來源主要有：①在相同環境條件下，被測量房間重復觀測值的變化。②聲級計測量噪聲時的測量不確定度。③聲級計分辨率引起的誤差。

3 數學模型

3.1 測量方法及計算公式

每個測試點的噪聲讀取符合GB 14925—2010的要求，重復測量20次，當房間面積≥10 m2時，取5個測試位點的均值為房間平均噪聲，再按公式1計算。

(1)

式中，NA為房間噪聲，dB(A)；Ni為房間各次測試噪聲值；20為房間重復測試次數。

3.2 測量不確定度及評定[3]

3.2.1A類評定：對在規定測量條件下測得的量值用統計分析方法進行的測量不確定分量的評定，稱為A類評定。相同條件下重復測試20次，結果見表1所列。

表1 連續20次測得的噪聲值Table 1 Twenty consecutive measuresof noise value

根據貝塞爾公式(公式2)，單次測量的標準偏差s(N)和A類標準不確定度結果見表2所列。

(2)

3.2.2B類評定：用不同于測量不確定度A類評定的方法對測量不確定度分量進行的評定，稱為B類評定，在本研究中即由聲級計測量誤差引起的標準不確定度。

聲級計的最大允差所引入的不確定度。

①聲級計頻率計權和頻率響應允差引入的不確定度：依據JJG 188—2017《聲級計》要求[4]，聲級計頻率計權和頻率響應允差按均勻分布考慮，在250～4 000 Hz頻段，聲級計的頻率計權和頻率響應的允差及不確定度見表2所列。

表2 2級聲級計A級頻率計權和接受限Table 2 Sound meter A frequencymetering and acceptance limit

取該頻段中的最大允差3.0 dB為評定參數，得到u2(N)=1.3 dB

③合成標準不定度評定：各不確定度分量見表3所列。

表3 噪聲測量不確定度Table 3 Noise measurement uncertainty

噪聲測量的合成標準不確定度uc(N)

uc(N)房間1=1.3 dB(A)

uc(N)房間2=1.3 dB(A)

④ 擴展不確定度評定：取置信概率為95%，包含因子k=2，則房間噪聲測量值的擴展不確定度為：

U=2×uc(N)=2×1.3 dB(A)=2.6 dB(A)

3.3 結果報告

U(測試房間1)=(55.4±2.6) dB(A)，k=2

U(測試房間2)=(52.0±2.6) dB(A)，k=2

4 結論

噪聲是實驗動物設施的一個必要檢測項目，其檢測結果直接反映房間日常運行狀況，選擇正確測量方法，分析房間噪聲不確定度的來源，評定出噪聲的不確定度，最終出具檢測結果報告。

通過對不同面積的房間噪聲按照《實驗動物 環境及設施》的要求進行檢測，檢測結果的擴展不確定度一致，說明基于國標的檢測方法，并結合本文所采用的數學模型能夠更準確地反映出檢測結果的不確定度。《測量不確定度評估和表示》[5]中指出，不確定度的計算與對測量性質及使用的測量方法、測量過程的詳盡了解有著密切的關系。

通過分析各種不確定分量可以知道，不確定度主要源于聲級計最大允差和聲級計分辨率，在對實驗動物設施進行檢測時，應嚴格按照聲級計和檢測標準規定的方法使用聲級計，以減小檢測結果的測量不確定度。

在實驗動物設施中，噪聲的判斷標準是≤60 dB(A)為符合要求。本研究的測量結果顯示兩個房間都符合標準要求。若房間檢測結果為(57.5±2.6)dB (A)，則噪聲結果將不符合要求。若不考慮不確定度，僅看測量結果便失去不確定度臨界分析的意義。