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浅聊声功率（续）

2021-10-22 19:13:05·  来源：海德声科 HEAD acoustics  
　
通过《浅聊声功率》一文，我们熟悉了声功率的定义、基本计算方法和物理意义。声功率是一个独立于环境，只与声源本身相关的客观声学参量。工程师可以通过声功率计
通过《浅聊声功率》一文，我们熟悉了声功率的定义、基本计算方法和物理意义。声功率是一个独立于环境，只与声源本身相关的客观声学参量。工程师可以通过声功率计算测量获取声源辐射噪声的大小和特性，同时也可以结合声场环境与人的主观感受来综合评估声源、主体人和环境三者关系。

这期我们梳理了关于声功率测试的相关标准，主要从声压法、声强法和应用场景三方面来描述，重点介绍声压法中最常用的反射面工程法和声强法中的扫描法。



反射面工程法-ISO3744（GBT3767）
该方法运用在自由场（室内或室外）有反射面的测量环境，包括稳态、非稳态、起伏和促发声等。理想的测试环境是开阔空间或空旷的室外，且环境背景噪声的所有频带至少低于被测声源6dB（最好15dB以上）。反射工程法试验和计算流程如下：


定义基准体：为便于选择测量面的形状和尺寸，应确立基准体，一个包围了被测声源的最小平行六面体，同时定义基准体和反射面组成的坐标系，并根据反射面与基准体尺寸计算声源尺寸
。




选择测量面：测量面是包络基准体、并终止于反射面、面积为S的假想平面，用来定位传声器并测量声压级。测量面应为下列4种形状之一：
  1. 半径为r的半球或1/4球，并规定了传声器的具体位置，详细参见ISO3744-附录B；
  2. 与基准体平行的六面体，每条边与对应基准体的边之间距离为d，详细参见ISO3744-附录C；
  3. 直径为2R，高度为h的圆柱体、半圆柱体或1/4圆柱体，详细参见ISO3744-附录D；
  4. 两部分的结合体，每一部分可以是半球、矩形或圆柱。
时间平均声压级计算:



根据传声器位置在测量表面分布情况，分两种计算方式：
  1. 均匀分布时



b. 不均匀分布时



其中
和
分别为各测点对应测量面面积和总测量面积。
背景噪声修正K1：



为测试音和背景噪声声压级之差（确认测点分布是否均匀）：
  1. 若
，则K1=0
  1. 若
，则

  1. 若
，则K1=1.3dB
环境影响修正K2两种估算方法：
  1. 根据参考声源绝对比较法



指未经环境修正的标准声源声功率，
指测试气象条件下的标准声功率级。
b. 通过房间吸声确认环境修正


S表示测量面的面积，A表示房间等效吸声面积。
（等效吸声面积A可以用A计权近似法、混响时间法、双表面法，详细参照ISO3744-附录A。）

声功率级计算



表示测量面面积，
=1参考面积。
在ArtemiS SUITE中可以快速设置各种标准和参数，并一键计算，大大提高工程师的效率：



声强扫描法-9614-2（GBT16404.2）
该方法用声强探头沿声源封闭包络面的规定路线连续移动，以对测量面的法向声强进行测量为基础，将声强与对应的面元矢量在整个包络面进行积分就能直接得到声功率。相比于离散点法，扫描法能获得包络面更完整的声强分布信息，但对于扫描的路径和速度有一些基本要求。



定义测量面
  1. 至少定义四个测量面元（除反射面外，反射面混响吸声系数小于0.06）；
  2. 测量表面上所有位置的最大时间平均风速或气流速度低于4m/s；
  3. 每个面元应考虑极容易又方便地按照恒定的速度和均匀的线密度进行扫描并保持探头始终与测量面元垂直。



测量面扫描过程
  1. 扫描密度为相邻扫描线平均间隔的倒数；
  2. 每单个面元上任何一次扫描的持续时间不应小于20s；
  3. 用探头测得声源系统产生的外部声强级至少比测量面低20dB；
  4. 手动扫面速度应在0.1-0.5m/s范围内，机械扫描速度在0-1m/s内；



声功率计算
  1. 面元局部声功率计算



表示第i个面元的局部声功率，
表示第i个测量面平均法向声强均值，
表示第i个面元面积，
表示i面元上两次扫描测得声强值
。

b. 噪声源声功率级计算



表示测量面元总数，
表示第i个面元局部声功率，
表示基准声功率（=10^-12W）。
在ArtemiS SUITE中集成了声强的离散点法和扫描法，流程化的测试分析让工程师试验和分析得心应手：



应用场景
声强法：不需要特定环境且灵活性强，试验受声场与背景噪声干扰较小，对测量表面形状要求不高且在近场和远场可直接得到结果，但测试时会受流场压力脉动的干扰（如风扇气流等）。
声压法：计算方法成熟，对流场压力脉动的干扰不敏感，测试成本较低，但需要特定声学环境，对背景噪声要求较高。
各个标准对比也可参见下表。

 
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