一、什么是聲音測(cè)量？

聲音測(cè)量是聲學(xué)測(cè)量的一種。聲學(xué)測(cè)量是研究聲學(xué)測(cè)量技術(shù)的科學(xué)，包括測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器?；镜穆晫W(xué)測(cè)量包括聲強(qiáng)測(cè)量、聲質(zhì)點(diǎn)速度測(cè)量、波長(zhǎng)測(cè)量、加速度測(cè)量、傳聲器和水聽(tīng)器絕對(duì)校準(zhǔn)、通信系統(tǒng)檢測(cè)、語(yǔ)言可懂度測(cè)試、聽(tīng)力測(cè)量、聲波分析、電聲儀器性能評(píng)價(jià)、房間音質(zhì)測(cè)量等。聲音測(cè)量被定義為使用聲音測(cè)量設(shè)備測(cè)量聲壓級(jí)的過(guò)程，最典型是聲強(qiáng)測(cè)量。以下為聲音測(cè)量的典型量值：

? A加權(quán)聲壓級(jí)（SPL或Lp）；

? 時(shí)間加權(quán)聲壓級(jí)（LAF或LAS）；

? 聲音暴露水平（LAE）：噪聲劑量；

? 時(shí)間平均聲級(jí) ( LAeq )：A計(jì)權(quán)等效連續(xù)聲級(jí)。

二、什么是聲壓級(jí)Lp？

聲壓級(jí)，英文全稱(chēng)為Sound Pressure Level，簡(jiǎn)稱(chēng)SPL，是聲音測(cè)量最常用的物理量，以分貝刻度dB 表示的聲量，用于量化聲音強(qiáng)度的對(duì)數(shù)尺度，表示產(chǎn)生聲音的氣壓變化。由于分貝對(duì)數(shù)標(biāo)度，聲音測(cè)量結(jié)果常稱(chēng)為聲壓級(jí)；表示的是聲壓的有效值與參考聲壓的比值取對(duì)數(shù)后乘以20的結(jié)果（具體公式詳見(jiàn)“聲學(xué)定義和音高單位”一文）。聲壓級(jí)的設(shè)計(jì)是為了解決聲強(qiáng)絕對(duì)值相差極大（從可以聽(tīng)到的最小聲音到引起痛覺(jué)的聲音）的問(wèn)題，使得聲音的強(qiáng)度可以用一個(gè)相對(duì)較小的數(shù)值范圍來(lái)表示。人耳能夠接受的聲壓級(jí)范圍為0～+120dB，其中不同級(jí)別的聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)著不同的聽(tīng)覺(jué)感受和影響。例如：人類(lèi)可檢測(cè)到的最小大氣壓力變化是0dB（20uPa聽(tīng)力閾值），40dB開(kāi)始影響睡眠，85dB是保護(hù)聽(tīng)力的標(biāo)準(zhǔn)，而90～120dB則可能造成不可逆的聽(tīng)覺(jué)器官損傷，130dB疼痛閾值處（約100Pa），140dB聽(tīng)力損傷閾值處。

三、什么是聲強(qiáng)級(jí)LI？

聲強(qiáng)級(jí)，英文全稱(chēng)為Sound Intensity Level，簡(jiǎn)稱(chēng)SIL，是聲音強(qiáng)度測(cè)量的另一物理量，也以分貝dB 表示的聲音壓力水平；聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng)的比值取常用對(duì)數(shù)后乘以10（具體公式詳見(jiàn)“聲學(xué)定義和音高單位”一文）。聲壓級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)之間可以通過(guò)聲壓的平方與聲強(qiáng)的正比關(guān)系進(jìn)行換算。

四、聲壓級(jí)和頻率分析(頻譜)

聲壓級(jí)是寬頻帶聲壓級(jí)，即單一聲壓級(jí)值，這個(gè)值計(jì)算用到了各個(gè)頻率（一般20Hz～20kHz）的分量。真實(shí)的聲音信號(hào)是可變的，并結(jié)合了許多組合的信號(hào)，由許多頻率成分組成，這就需要分析聲音信號(hào)的頻率成分，尤其在噪聲測(cè)量中，對(duì)噪聲的頻譜分析尤其重要。聲音測(cè)量?jī)x器一般使用1/1倍頻程或1/3倍頻程（Octave Band）濾波器，進(jìn)行實(shí)時(shí)頻率分析，來(lái)評(píng)估信號(hào)中低頻和高頻的內(nèi)容，這種分析的輸出稱(chēng)為頻譜，它表示連續(xù)頻率范圍內(nèi)的噪聲，稱(chēng)為八度音程或第三八度音程，所以此類(lèi)聲音測(cè)量?jī)x器專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)為八音度實(shí)時(shí)音頻分析儀。

五、聲音測(cè)量典型產(chǎn)品：聲級(jí)計(jì)

聲級(jí)計(jì)英文全稱(chēng)為Sound Level Meter，也稱(chēng)為聲壓計(jì)、音量計(jì)，是最基本的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器，最基本功能是測(cè)量聲壓級(jí)（Lp），對(duì)于很多功能單一的聲級(jí)計(jì)，人們也習(xí)慣稱(chēng)為分貝儀或噪音計(jì)等。聲級(jí)計(jì)是一種配備麥克風(fēng)的電子設(shè)備，可檢測(cè)氣壓變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便在顯示器上顯示或記錄在儀表存儲(chǔ)器中。

聲級(jí)計(jì)核心部件是測(cè)量麥克風(fēng)，也為傳聲器或話筒，它將聲波造成的氣壓變化，也就是聲壓，轉(zhuǎn)換為電壓。其前端傳感器俗稱(chēng)咪頭，根據(jù)原理，主要有晶體式、駐極體式、動(dòng)圈式和電容式等四種，其中電容式的精度最高。聲級(jí)計(jì)主機(jī)負(fù)責(zé)信號(hào)處理，結(jié)果顯示，同時(shí)提供交互界面、數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、供電等附屬功能。前端麥克風(fēng)輸入主機(jī)是不斷變化的交流信號(hào)，通過(guò)均方根電路轉(zhuǎn)換為直流電平后再經(jīng)對(duì)數(shù)電路處理并輸出到屏幕，成為可讀的分貝值（dB）。為了模擬人耳聽(tīng)覺(jué)在不同頻率有不同的靈敏性，聲級(jí)計(jì)內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽(tīng)覺(jué)特性，把電信號(hào)修正為與聽(tīng)感近似值的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)，已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)（線性聲壓級(jí)），而是經(jīng)過(guò)聽(tīng)感修正的聲壓級(jí)，成為計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲級(jí)。計(jì)權(quán)又稱(chēng)加權(quán)，聲級(jí)計(jì)一般有兩種計(jì)權(quán)：頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)。5.1、頻率計(jì)權(quán)頻率計(jì)權(quán)跟人耳的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)有關(guān)，目的是將電信號(hào)修正為與人耳聽(tīng)感相近的數(shù)值，根據(jù)所使用的計(jì)權(quán)網(wǎng)不同，分別稱(chēng)為A聲級(jí)、C聲級(jí)和Z聲級(jí)，表示某些頻率的值被應(yīng)用了對(duì)應(yīng)的計(jì)權(quán)或?yàn)V波。其中，A計(jì)權(quán)基于40dB等響曲線，是應(yīng)用最多的頻率計(jì)權(quán)，實(shí)際聲學(xué)聲音比人耳聽(tīng)覺(jué)包含更多的高頻與低頻內(nèi)容。如果一個(gè)聲音要在整個(gè)頻帶上以均等的聲壓呈現(xiàn)，則適用Z計(jì)權(quán)（不計(jì)權(quán)）。C計(jì)權(quán)基于100dB等響曲線，代表的是當(dāng)聲音調(diào)高以后，人們開(kāi)始對(duì)低頻也更為敏感的情況。使用頻率計(jì)權(quán)的基本原則：當(dāng)進(jìn)行音頻測(cè)量以及不需要考慮人耳聽(tīng)感的聲學(xué)測(cè)量時(shí)，使用Z計(jì)權(quán)。100dB以下的聲學(xué)測(cè)量適用A計(jì)權(quán)，超出100dB時(shí)適用C計(jì)權(quán)。在聲級(jí)計(jì)測(cè)量結(jié)果顯示dB(C)或dBC聲壓級(jí)單位時(shí)，表示采用了C計(jì)權(quán)。5.2、時(shí)間計(jì)權(quán)時(shí)間計(jì)權(quán)是讓聲級(jí)計(jì)上測(cè)得的數(shù)值更容易顯示，使快速變化的數(shù)值變得穩(wěn)定，顯示出的結(jié)果方便讀取。例如：測(cè)量麥克風(fēng)的采樣率為20kHz，想象一下你的屏幕上每秒鐘閃過(guò)2萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)， 這對(duì)人來(lái)說(shuō)是毫無(wú)意義的；這時(shí)采用時(shí)間計(jì)權(quán)，可對(duì)這種突發(fā)的變化做出抑制，讓聲級(jí)計(jì)輸出更加穩(wěn)定讀數(shù)。聲級(jí)計(jì)采用的時(shí)間計(jì)權(quán)一般有四種：等效平均（eq）、快速（F）、慢速（S）、脈沖（I）。其中，等效連續(xù)聲級(jí)（Leq）是最常用的聲量，是一段時(shí)間內(nèi)接收聲音能量的均值，它與信號(hào)的能量含量有直接關(guān)系，用于評(píng)估對(duì)人類(lèi)聽(tīng)力的危險(xiǎn)程度。脈沖時(shí)間計(jì)權(quán)（I），用于分析短促的脈沖聲?？焖儆?jì)權(quán)響應(yīng)比慢速計(jì)權(quán)快，例如：在安靜的環(huán)境，一個(gè)很響且持續(xù)的聲音被突然打開(kāi)，F(xiàn)計(jì)權(quán)顯示的聲壓級(jí)大約需要0.6s即可刷新為新聲壓級(jí)，而S計(jì)權(quán)做出反應(yīng)則需要在約5s之后。5.3、聲級(jí)計(jì)精度根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IEC61672-1)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 3785.1和JJG188)，聲級(jí)計(jì)按精度可分為1級(jí)聲級(jí)計(jì)（一型）和2級(jí)聲級(jí)計(jì)（二型），主要區(qū)別在頻率響應(yīng)、工作溫度范圍、最大允許誤差等，譬如二級(jí)聲級(jí)計(jì)的工作溫度范圍為0℃～+40℃、一級(jí)為-10℃～+50℃，1級(jí)聲級(jí)計(jì)精度高于2級(jí)聲級(jí)計(jì)。

六、聲音測(cè)量的典型應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，噪聲普查和環(huán)境保護(hù)工作已全面開(kāi)展，機(jī)器制造行業(yè)也把噪聲作為產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標(biāo)之一，禮堂和體育館等建筑物不僅僅要求造型美觀，也追求音響效果，這些都使得聲音測(cè)量越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)在聲音測(cè)量不僅應(yīng)用在聲學(xué)和電聲學(xué)測(cè)量中，而且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造、建筑設(shè)計(jì)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生以及國(guó)防工程等各個(gè)領(lǐng)域。6.1 典型應(yīng)用1：環(huán)境噪聲環(huán)境噪音（聲）定義為環(huán)境中不需要的聲音，會(huì)干擾正常活動(dòng)，如睡眠、交談或注意力，并導(dǎo)致負(fù)面的健康影響，從環(huán)保的角度出發(fā)，稱(chēng)為噪音污染，與廢水、廢氣、廢渣一起，被稱(chēng)為“四大公害”。通常情況下，使用2級(jí)聲級(jí)計(jì)就能滿足測(cè)量環(huán)境噪聲。當(dāng)噪聲A聲級(jí)低于35dB時(shí)，就需要使用1級(jí)聲級(jí)計(jì)。當(dāng)需要測(cè)低頻噪聲時(shí)（例如：噪聲敏感建筑物測(cè)量室內(nèi)噪聲），需要中心頻率為31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz的倍頻帶聲壓級(jí)。

6.2 典型應(yīng)用2：職業(yè)噪聲測(cè)量職業(yè)噪聲是工作場(chǎng)所接觸噪聲，尤其噪聲大的生產(chǎn)性噪聲場(chǎng)合，勞動(dòng)者在工作中，由于長(zhǎng)期接觸噪聲會(huì)發(fā)生一種漸進(jìn)性的感音性聽(tīng)覺(jué)損害。工業(yè)噪聲對(duì)在其工作區(qū)內(nèi)的工作人員損害很大，所以全世界對(duì)相關(guān)職業(yè)人員的噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定：美國(guó)OSHA 1910.95確定職業(yè)噪聲暴露、歐盟使用ISO9612噪聲指令、中國(guó)使用GBZ2.2-2007標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)標(biāo)職業(yè)衛(wèi)生噪聲測(cè)量方法，聲級(jí)計(jì)需要有A、C計(jì)權(quán)和峰值測(cè)量（Peak），這就要求使用2級(jí)聲級(jí)計(jì)或2級(jí)以上的聲級(jí)計(jì)、積分聲級(jí)計(jì)、噪音劑量計(jì)、或個(gè)人聲暴露計(jì)等儀器。職業(yè)噪聲測(cè)量關(guān)鍵指標(biāo)如下：每日噪音暴露水平(Lex)：一個(gè)工作日8小時(shí)內(nèi)測(cè)量。測(cè)量的每日噪聲暴露水平也可以表示為每日允許的噪聲暴露限值的百分比，這種結(jié)果稱(chēng)為噪聲劑量。評(píng)估噪聲最流行的方法是使用稱(chēng)為噪聲劑量計(jì)的可穿戴聲級(jí)計(jì)進(jìn)行8小時(shí)測(cè)量。通過(guò)這種方式，可以獲得超過(guò)8小時(shí)的聲音暴露總量并將其轉(zhuǎn)換為噪聲劑量。8小時(shí)暴露水平(Lex8h)：是在工作時(shí)間內(nèi)測(cè)量的Laeq 8小時(shí)外推，即噪聲暴露顯示為外推至8小時(shí)的分貝水平。如果測(cè)量持續(xù)少于8小時(shí)，例如6小時(shí)，則計(jì)算是外推的，并且它被計(jì)算為好像它已持續(xù)了8小時(shí)。峰值噪音暴露水平(Lcpeak)：在工作時(shí)間內(nèi)測(cè)量的最大C計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，根據(jù)歐盟噪聲指令測(cè)量Lcpeak ，相應(yīng)的限值為140、137和135dB(C)。

6.3 典型應(yīng)用3：建筑聲學(xué)測(cè)量建筑聲學(xué)涉及建筑物居住者的聲學(xué)舒適度。大多數(shù)建筑聲學(xué)測(cè)量都是按照 ISO 16283 進(jìn)行，其定義了建筑隔音測(cè)量程序：相鄰并屬于不同住宅單元的兩個(gè)空間的空氣隔音，與外部噪音相比通過(guò)外墻的空氣隔音和地板的沖擊隔音隔聲。測(cè)量?jī)?nèi)容包括聲壓級(jí)測(cè)量、背景噪聲測(cè)量測(cè)量、混響時(shí)間測(cè)量、隔聲量等，所以用聲級(jí)計(jì)測(cè)量聲壓級(jí)、背景噪聲大小非常重要。

6.4 典型應(yīng)用4：NVH測(cè)量在汽車(chē)、火車(chē)等交通工具，需要進(jìn)行NVH測(cè)量，已判斷這些交通工具的舒適度。NVH是指Noise（噪聲）、Vibration（振動(dòng)）和Harshness（聲振粗糙度），NVH測(cè)量核心是對(duì)機(jī)器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，主要包括5個(gè)方面：噪音測(cè)量、振動(dòng)測(cè)試、響應(yīng)頻譜分析、聲學(xué)反射測(cè)試、結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。所以使用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行噪音測(cè)量很重要，有些聲級(jí)計(jì)，例如：OIAWA5936通過(guò)配置不同的傳感器，還可同步進(jìn)行加速度、速度、位移三種振動(dòng)量的振動(dòng)測(cè)試。

此外，聲音測(cè)量使用的領(lǐng)域還很廣，例如：樂(lè)器電聲測(cè)量、機(jī)器設(shè)備故障診斷、聲品質(zhì)分析、音頻測(cè)試等。