手持聲級(jí)計(jì)測(cè)試對(duì)噪聲測(cè)試結(jié)果影響探討

李憲同 周玉欣 白煜 魏峻山*

（1. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，北京 100012；2. 山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東濟(jì)南 250101）

1 引言

環(huán)境噪聲測(cè)試是環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境噪聲治理效果評(píng)價(jià)以及聲環(huán)境質(zhì)量管理的基礎(chǔ)工作，測(cè)試的規(guī)范性直接影響測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，影響評(píng)價(jià)和管理工作的科學(xué)開(kāi)展。目前，環(huán)境噪聲測(cè)試儀器主要是便攜式聲級(jí)計(jì)，體積小、攜帶方便。由于噪聲測(cè)試存在測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、測(cè)試時(shí)間短的特點(diǎn)，如工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測(cè)試每個(gè)測(cè)點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)噪聲時(shí)只測(cè)1 min，很多測(cè)試人員為了省力，不攜帶和使用三腳架，而是直接手持聲級(jí)計(jì)開(kāi)展測(cè)試。環(huán)境噪聲測(cè)試和評(píng)價(jià)的常用標(biāo)準(zhǔn)GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［1］、GB12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》［2］、HJ 2.4—2009《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》［3］、HJ 640—2012《環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 城市聲環(huán)境常規(guī)監(jiān)測(cè)》［4］等，都未明確規(guī)定測(cè)試時(shí)必須將聲級(jí)計(jì)固定于三腳架上。GB 3222.2—2009《聲學(xué)環(huán)境噪聲的描述、測(cè)量與評(píng)價(jià)第2 部分：環(huán)境噪聲級(jí)測(cè)定》［5］指出反射面會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，傳聲器貼在墻面上時(shí)受反射影響最大增量為6 dB，傳聲器距離墻面2 m 時(shí)最大增量為3 dB，該標(biāo)準(zhǔn)附錄B 對(duì)于小的反射面如果能證明其反射影響不大可以當(dāng)作自由場(chǎng)（即可以認(rèn)為反射面對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響），人員手持儀器測(cè)試時(shí)，人體就是一個(gè)小的反射面，其反射影響有多大尚無(wú)明確結(jié)論。為此，本文在半消聲室中對(duì)其進(jìn)行了分析研究，探討手持聲級(jí)計(jì)開(kāi)展測(cè)試對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 主要儀器

BK2250L 聲級(jí)計(jì)，BK4231 聲校準(zhǔn)器，儀器均進(jìn)行檢定，并在合格有效期內(nèi)。測(cè)試前后，儀器均進(jìn)行一致性比對(duì)和校準(zhǔn)，儀器前后校準(zhǔn)值偏差為0，說(shuō)明儀器穩(wěn)定無(wú)偏移。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

在背景噪聲小于20 dB（A）半消聲室中放置一個(gè)聲源，將聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上模擬噪聲測(cè)試過(guò)程。聲級(jí)計(jì)距地面高度為1.2 m，聲級(jí)計(jì)傳聲器與聲源之間的距離為1.0 m。聲源分為高、中、低3 種情況，聲源不同相當(dāng)于不同組實(shí)驗(yàn)。

為研究手持聲級(jí)計(jì)測(cè)試對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，將實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化為3 種情況：

（1）將聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上進(jìn)行測(cè)試，三腳架后方不站人，沒(méi)有任何反射，模擬自由場(chǎng)，見(jiàn)圖1。

圖1 儀器后方不站人時(shí)測(cè)試示意

（2）將聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上進(jìn)行測(cè)試，儀器后面站立1 個(gè)人，模擬1 個(gè)人手持聲級(jí)計(jì)測(cè)試的情況。為確保聲級(jí)計(jì)傳聲器和聲源之間的距離與使用三腳架時(shí)保持一致，未采用人員手持聲級(jí)計(jì)進(jìn)行測(cè)試的方式，而是將儀器固定在三腳架上，人站立在三腳架后方的方式。聲級(jí)計(jì)傳聲器前端與人體的距離分別為0.5，1.0，1.5，2.0 m，見(jiàn)圖2。

圖2 儀器后方有人并與儀器傳聲器不同距離時(shí)測(cè)試示意

（3）將聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上進(jìn)行測(cè)試，儀器后面站立2 個(gè)人。由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)2 個(gè)人并排站立測(cè)試的情況，相對(duì)于1 個(gè)人反射面積更大，為此通過(guò)2 人站立在三腳架后面模擬該情況。儀器傳聲器與人的距離分別為0.5，1.0，1.5，2.0 m。每組實(shí)驗(yàn)均開(kāi)展2 次，每次測(cè)量1 min。

3 結(jié)果分析

3.1 儀器后方有人和無(wú)人對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上，三角架后面不站人、站立1 個(gè)人或2 個(gè)人時(shí)測(cè)得的連續(xù)1 min 的A 計(jì)權(quán)等效聲級(jí)（LAeq）、未計(jì)權(quán)等效聲級(jí)（LZeq）、最大值（Lmax）、最小值（Lmin）等測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 儀器后方有人和無(wú)人時(shí)的測(cè)試結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在3 種音量情況下，三角架后面有人和無(wú)人站立時(shí)，最大值與最小值相差均在1.1～1.3 dB（A）之間，說(shuō)明聲源非常穩(wěn)定。從測(cè)得的連續(xù)1 min 的A 計(jì)權(quán)等效聲級(jí)和未計(jì)權(quán)等效聲級(jí)來(lái)看，有人與無(wú)人站立是有差別的，分別為0.2～0.3 dB（A）和0.1～0.3 dB，這表明人員手持聲級(jí)計(jì)開(kāi)展測(cè)試會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。2 個(gè)人站立在儀器后方時(shí)，影響更大，連續(xù)1 min 的A 計(jì)權(quán)等效聲級(jí)和未計(jì)權(quán)等效聲級(jí)分別相差0.2～0.4 dB（A）和0.3～0.5 dB，這是因?yàn)槿_架后方站立的人員增加，增大了人體反射面。從未計(jì)權(quán)的等效聲級(jí)結(jié)果可以明顯看出，音量越低，人體反射對(duì)結(jié)果的影響越大。

3.2 儀器后方人員站立位置對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

三腳架后方人員站立的位置與聲級(jí)計(jì)傳聲器之間距離不同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 人員站立的位置與聲級(jí)計(jì)傳聲器之間不同距離時(shí)測(cè)試結(jié)果

從人員與儀器的距離來(lái)看，隨著距離增大，影響逐步減小。低音量時(shí)，距離1.5 m 處，測(cè)量值已經(jīng)與沒(méi)有人站立時(shí)結(jié)果一致，說(shuō)明已不受人體反射的影響。中音量時(shí)，2.0 m 處相對(duì)而言聲源發(fā)生了0.1 dB（A）的下降，如增加0.1 dB（A），也能夠得出同樣的結(jié)論。

3.3 有人和無(wú)人時(shí)頻譜變化

實(shí)驗(yàn)中，儀器后方有人和無(wú)人時(shí)的1/3 倍頻程頻譜變化見(jiàn)圖3。

圖3 儀器后方有人和無(wú)人時(shí)1/3 倍頻程頻譜變化

有人和無(wú)人時(shí)頻譜差值見(jiàn)圖4。

圖4 儀器后方有人和無(wú)人時(shí)頻譜差值

總體來(lái)看，在80～160 Hz，400～500 Hz，800 Hz，2k Hz，8k Hz 等1/3 倍頻段，儀器后方有人比無(wú)人時(shí)的聲壓級(jí)均高0.5 dB 以上，在250 Hz 和630 Hz 2個(gè)1/3 倍頻段，儀器后方有人比無(wú)人時(shí)的聲壓級(jí)低0.5 dB 以上，其他1/3 倍頻段相差均小于等于0.5 dB，說(shuō)明儀器后方有人和無(wú)人時(shí)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響的頻段主要集中在80～800 Hz，2k Hz，8k Hz。250 Hz和630 Hz 兩個(gè)1/3 倍頻段有人比無(wú)人時(shí)聲壓級(jí)低，可能是由于測(cè)試人員衣服正好在該頻段吸聲系數(shù)比較大引起的。

3.4 實(shí)際環(huán)境測(cè)試中測(cè)量結(jié)果的影響

實(shí)際環(huán)境噪聲測(cè)量過(guò)程中，環(huán)境噪聲測(cè)試和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB 3096—2008、GB 12348—2008、HJ 2.4—2009 等均要求測(cè)試前后對(duì)聲級(jí)計(jì)進(jìn)行聲校準(zhǔn)，前后校準(zhǔn)值誤差在0.5 dB 之內(nèi)，否則測(cè)試結(jié)果無(wú)效。此外，不同級(jí)別（1 級(jí)、2 級(jí)）聲級(jí)計(jì)的允差也不相同，根據(jù)GB/T 3785.1—2010 《電聲學(xué)聲級(jí)計(jì)第1 部分：規(guī)范》的規(guī)定，1 級(jí)聲級(jí)計(jì)和2 級(jí)聲級(jí)計(jì)的級(jí)線性允差（含測(cè)量擴(kuò)展不確定度）分別為±1.1 dB 和±1.4 dB。實(shí)際環(huán)境噪聲測(cè)試過(guò)程中不存在半消聲室中無(wú)干擾的低噪聲環(huán)境，除被測(cè)聲源之外還存在其他背景噪聲，背景噪聲的變動(dòng)也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。故相對(duì)于儀器校準(zhǔn)、不同級(jí)別聲級(jí)計(jì)允差以及背景噪聲等因素的影響，人體反射對(duì)測(cè)量結(jié)果影響可以忽略。

4 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可以得出如下結(jié)論：

（1）手持聲級(jí)計(jì)測(cè)試或聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上，1 個(gè)測(cè)試人員站在三腳架后方，受人體反射的影響，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，從1 min 的A 計(jì)權(quán)等效聲級(jí)來(lái)看，為0.2～0.3 dB（A）；聲級(jí)計(jì)固定在三腳架上，2 個(gè)測(cè)試人員站立三腳架后方時(shí)，人體反射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響為0.2～0.4 dB（A）；隨著測(cè)試人員與聲級(jí)計(jì)距離增大，影響逐步減小，距離1.5 m 時(shí)已基本不受人體反射的影響；儀器后方有人和無(wú)人時(shí)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響的頻段主要集中在80～800 Hz，2k Hz，8k Hz。

（2）實(shí)際環(huán)境噪聲測(cè)試中，由于背景噪聲和儀器自身測(cè)量精度的影響，1 人手持儀器測(cè)試或三腳架后方站立1～2 個(gè)人時(shí)，對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響可以忽略。