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《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中最大聲壓級(jí)的定義和測(cè)量方法的討論

2020/5/8 14:59:27

《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

中最大聲壓級(jí)的定義和測(cè)量方法的討論

孟子厚

[摘  要] 針對(duì)目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際操作過程中對(duì)最大聲壓級(jí)的定義、測(cè)量方法、以及具體標(biāo)準(zhǔn)限值的確定等問題上存在的模糊性和不規(guī)范性，進(jìn)行了分析。從標(biāo)準(zhǔn)文檔的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性等要求出發(fā)，對(duì)在公共廣播工程技術(shù)規(guī)范的制訂中如何來定義最大聲壓級(jí)、如何來測(cè)定最大聲壓級(jí)等問題進(jìn)行了討論，建議最大聲壓級(jí)的定義應(yīng)該考慮到系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用背景，以系統(tǒng)在特定輸入和穩(wěn)定工況下所能達(dá)到的最大A計(jì)權(quán)等效聲級(jí)來定義最大聲壓級(jí)。最大聲壓級(jí)的測(cè)量應(yīng)該考慮到實(shí)際所使用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

[關(guān)鍵詞] 最大聲壓級(jí) maximum sound pressure level, 等效聲壓級(jí) equivalent sound pressure level，峰值聲壓級(jí) peak sound pressure level，聲級(jí)計(jì) sound level meter，計(jì)權(quán)聲級(jí) weighted sound level

1、《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》草案中有關(guān)最大聲壓級(jí)條款的分析

評(píng)價(jià)公共廣播系統(tǒng)效能的主要參數(shù)是廣播的語(yǔ)言清晰度，而語(yǔ)言清晰度的主要決定因素是公共廣播系統(tǒng)正常工作時(shí)接收者所能感受到的響度。公共廣播系統(tǒng)所能達(dá)到的最高響度在工程當(dāng)中一般用最大聲壓級(jí)來表示，最大聲壓級(jí)的定義和測(cè)量方法的規(guī)定，可以說是在技術(shù)規(guī)范的制訂和實(shí)施中最重要的環(huán)節(jié)。

作為一個(gè)面向全行業(yè)的國(guó)家級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來講，在定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中特指的有具體概念內(nèi)涵的專用術(shù)語(yǔ)或名詞時(shí)，必須考慮幾個(gè)因素：

l         概念的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性、專業(yè)性；

l         概念在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的認(rèn)知程度；

l         概念的邏輯上應(yīng)該是自洽的；

l         概念的應(yīng)用背景是明確的；

在概念所涉及的具體物理參數(shù)或測(cè)量方法的規(guī)定上，應(yīng)該考慮以下幾個(gè)因素：

l         實(shí)際的可操作性；

l         與其他標(biāo)準(zhǔn)的銜接和引用；

l         根據(jù)規(guī)定測(cè)量方法所得到結(jié)果的唯一性和一致性；

l         測(cè)試設(shè)備和測(cè)試過程的成本；

正在草擬的《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)最大聲壓級(jí)的條款匯總引述如下：

2.0.15 最大聲壓級(jí)  Maximum Sound Pressure Level

公共廣播服務(wù)區(qū)內(nèi)可以聽到的最大穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級(jí)。

5.2.2 最大聲壓級(jí)的測(cè)量方法

在被測(cè)公共廣播系統(tǒng)中播放粉紅噪聲，把系統(tǒng)增益置于最高可用增益（當(dāng)系統(tǒng)不會(huì)嘯叫時(shí)，則置于系統(tǒng)最大增益-6dB處），在選定的測(cè)點(diǎn)上測(cè)出穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級(jí)，以各測(cè)點(diǎn)的平均值為該系統(tǒng)的最大聲壓級(jí)。

編制說明中關(guān)于最大聲壓級(jí)指標(biāo)確定的說明：

“通常人聲鼎沸、交通繁忙地區(qū)的背景噪聲約為75dB,為保證15dB的信噪比，有用信號(hào)應(yīng)達(dá)到90dB。本規(guī)范規(guī)定‘最大聲壓級(jí)’是在系統(tǒng)最大增益-6dB條件下測(cè)量，所以‘最大聲壓級(jí)’在84dB以上即可以應(yīng)付惡劣的環(huán)境?！?/span>

這些條款包括三個(gè)部分的內(nèi)容：最大聲壓級(jí)的定義；最大聲壓級(jí)的測(cè)量方法；以及確定系統(tǒng)最大聲壓級(jí)指標(biāo)的依據(jù)。

最大聲壓級(jí)的定義為“公共廣播服務(wù)區(qū)內(nèi)可以聽到的最大穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級(jí)”。這個(gè)定義形式上看起來很簡(jiǎn)明，但是存在著幾個(gè)關(guān)鍵的問題，可能在實(shí)際運(yùn)用規(guī)范時(shí)引起模糊性和不確定性。這些問題包括：

l         “最大”的含義如何理解？是對(duì)系統(tǒng)增益的限定還是對(duì)其它因素的限定，這里不明確；

l         “最大”、“穩(wěn)態(tài)”、“峰值”三個(gè)概念是完全不同的，有相互排斥和矛盾之處，如果表述不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)邏輯問題，以致實(shí)際操作時(shí)無所適從；

l         就測(cè)量技術(shù)來講，最大聲壓級(jí)、穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)、峰值聲壓級(jí)的測(cè)量和具體數(shù)值是完全不同的概念，最大穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級(jí)的概念很難理解，令人迷惑；

l         “可以聽到”的聲音指的是人所實(shí)際感覺到的聲音的大小，這是和響度成比例關(guān)系的，所以對(duì)人所聽到的聲音的大小應(yīng)該用計(jì)權(quán)聲級(jí)來表示，這在定義中并不明確；

l         最大聲級(jí)和輸入信號(hào)是密切相關(guān)的，雖然在測(cè)量方法中限定了實(shí)際的輸入信號(hào)，但是在定義中也應(yīng)該明確最大聲級(jí)是在特定輸入下的最大聲級(jí)。由于這個(gè)特定的信號(hào)實(shí)際是穩(wěn)態(tài)信號(hào)，“穩(wěn)態(tài)”的限定就沒有必要了。

在測(cè)量方法的規(guī)定中，對(duì)最大聲壓級(jí)的具體獲得做了說明，對(duì)此條款的理解如下：

l         最大聲壓級(jí)的測(cè)量是在特定輸入信號(hào)條件下進(jìn)行的，輸入信號(hào)為粉紅噪聲，但是對(duì)粉紅噪聲的峰值因數(shù)沒有加以限定；

l         最大聲壓級(jí)中的“最大”應(yīng)該理解為測(cè)量時(shí)系統(tǒng)的增益最大（或最大可用增益的-6dB）,但是系統(tǒng)的最大可用增益實(shí)際上可能與輸入信號(hào)的大小以及環(huán)境因素有關(guān)，而這里對(duì)輸入信號(hào)的大小并沒有界定。系統(tǒng)所能達(dá)到的最大聲級(jí)與輸入信號(hào)的電平以及系統(tǒng)增益的組合是否有關(guān)，缺乏足夠的論證；另外系統(tǒng)標(biāo)稱的最大增益與系統(tǒng)實(shí)際調(diào)試出的最大增益可能是不一致的，到底以什么為基準(zhǔn)，需要明確說明；

l         由于對(duì)輸入信號(hào)的峰值因數(shù)沒有限定，對(duì)采用間接方法測(cè)量峰值聲壓級(jí)就存在不確定性；

l         “最高可用增益”嚴(yán)格來講并不等于“最大增益-6dB”。

在規(guī)范的草案中，對(duì)最大聲壓級(jí)的限定值用dB給出，按字面理解是線性聲級(jí)（無頻率計(jì)權(quán)）。最大聲壓級(jí)限定值的依據(jù)是背景噪聲的水平，這里提到通常人聲鼎沸、交通繁忙地區(qū)的背景噪聲是75dB。對(duì)于公共場(chǎng)所背景噪聲水平的驗(yàn)證調(diào)查將另外報(bào)告，這里指出：對(duì)噪聲的評(píng)價(jià)應(yīng)該用計(jì)權(quán)聲級(jí)，交通噪聲和一般的社會(huì)噪聲（不涉及飛機(jī)噪聲）一般用A-計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲評(píng)價(jià)曲線等（NR、NC、PNC），用線性聲級(jí)并不能反映噪聲實(shí)際造成的主觀響度。對(duì)粉紅噪聲和白噪聲等理想頻譜特性的聲音來說，其線性聲級(jí)與A計(jì)權(quán)聲級(jí)之間的差別是確定的，如果用粉紅噪聲作為輸入信號(hào)來檢測(cè)系統(tǒng)所能達(dá)到的最大響度輸出是可行的，但是從標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)謹(jǐn)性上來看是有缺陷的。另一個(gè)必須考慮的問題是，實(shí)際聽到的聲級(jí)大小與安裝公共廣播系統(tǒng)的環(huán)境聲學(xué)條件有關(guān)，環(huán)境因素也許會(huì)影響實(shí)際聽到的聲音的頻譜特性，給系統(tǒng)的輸入端饋入粉紅噪聲，在聲場(chǎng)中實(shí)際測(cè)得的并不一定是粉紅噪聲，對(duì)這樣的聲音其線性聲級(jí)和計(jì)權(quán)聲級(jí)之間并不存在確定的關(guān)系。對(duì)系統(tǒng)所能達(dá)到的最大聲級(jí)的評(píng)定應(yīng)該考慮到系統(tǒng)所使用的環(huán)境的聲學(xué)條件可能帶來的影響。

2、其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)最大聲壓級(jí)的條款分析

《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》草案中與最大聲壓級(jí)有關(guān)的這些問題實(shí)際上也反映出目前在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂中以及實(shí)際工程實(shí)踐中對(duì)最大聲壓級(jí)定義和測(cè)量方法的模糊或困惑。以下摘錄幾個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)最大聲壓級(jí)的定義：

《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50371-2006中有關(guān)最大聲壓級(jí)的條款

2.0.4 最大聲壓級(jí) maximum sound pressure level

擴(kuò)聲系統(tǒng)完成調(diào)試后，在廳堂內(nèi)各測(cè)點(diǎn)可能的最大峰值聲壓級(jí)的平均值L(—)_M。以峰值因數(shù)（1.8—2.2）限制的額定通帶粉紅噪聲為信號(hào)源，其最大峰值聲壓級(jí)為RMS聲壓級(jí)的長(zhǎng)期平均值L(—)_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對(duì)數(shù)再乘以20，單位：dB。

L(—)_M=L(—)_RMS+20lg(1.8～2.2)

《廳堂體育場(chǎng)館擴(kuò)聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（草案）中有關(guān)最大聲壓級(jí)的條款

3.5最大聲壓級(jí)maximum sound pressure level

系統(tǒng)完成調(diào)試后，擴(kuò)聲系統(tǒng)在各測(cè)量點(diǎn)可能重放的最大峰值聲壓級(jí)的平均值L(—)_M。以峰值因數(shù)(1.8-2.2)限制的額定通帶粉紅噪聲為信號(hào)源，最大聲壓級(jí)為RMS聲壓級(jí)的長(zhǎng)期平均值L(—)_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對(duì)數(shù)再乘以20，單位：dB。

L(—)_M=L(—)_RMS+20lg(1.8～2.2)

《廳堂擴(kuò)聲特性測(cè)量方法》GB/T4959-1995（修改稿草案）中有關(guān)最大聲壓級(jí)測(cè)量的條款

3.0.4最大聲壓級(jí)maximum sound pressure level

擴(kuò)聲系統(tǒng)完成調(diào)試后，在廳堂內(nèi)各測(cè)量點(diǎn)可能產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)最大有效值總聲壓級(jí)的平均值。最大聲壓級(jí)也可以用峰值聲壓級(jí)或準(zhǔn)峰值聲壓級(jí)表示。

最大有效值總聲壓級(jí)等于額定通帶內(nèi)各1/3倍頻程（或1/1倍頻程）頻帶聲壓的均方根和的以10為底的對(duì)數(shù)再乘以20。單位：dB。

以峰值因數(shù)（2±10％）限制的額定通帶粉紅噪聲為信號(hào)源，其最大峰值總聲壓級(jí)為RMS總聲壓級(jí)的長(zhǎng)期平均值L_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對(duì)數(shù)再乘以20。單位：dB。

L_M = L_RMS +20lg (2±10％）

將最大峰值總聲壓級(jí)的平均值減去3 dB，即得最高穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)峰值總聲壓級(jí)。

L_qmax = L_M -3 dB

或       L_qmax =  L_RMS+20 lg F_cf -3 dB