聲級計新國家標準的解讀（上）

由我公司為主起草的新的聲級計國家標準《電聲學 聲級計 第1部分 規范》（GB/T3785.1-2010）和我公司參與起草的《電聲學 聲級計 第2部分 型式評價試驗》（GB/T3785.2-2010）已于2010年9月2日正式發布，并將于2011年4月1日實施。兩個標準分別部分替代GB/T 3785-1883《聲級計的電、聲性能及測試方法》和GB/T17181-1997《積分平均聲級計》，并分別與IEC 61672-1：2002和IEC 61672-2：2003等同。IEC 又在2006年發布IEC 61672-3：2006
Electroacoustics –Sound level meters –Part 3:Periodic tests，與它等同的國家標準正在起草中。雖然新的國家標準仍采用GB/T 3785的編號，但是其內容有了很大改變，絕不能認為滿足老標準就一定滿足新標準，它們之間的差異見《聲級計新老標準的比較》一文。這里介紹聲級計新標準（第1部分：規范）的幾點說明。

    （1）時間計權聲級和時間平均聲級：時間計權聲級是經指數時間計權測量到的聲壓級，也就是通常的瞬時聲級，時間計權可為F和S。它對剛剛發生的聲現象比較重視，但對過去發生的聲現象較小重視。時間平均聲級或等效連續聲級是一種線性平均，與F和S時間計權沒有關系，它對剛剛發生的和過去發生的聲現象同等重視。測量指數時間計權聲級的稱為通用聲級計，測量時間平均聲級的稱為積分平均聲級計，測量聲暴露級的稱為積分聲級計。新標準包含了這三種聲級計的要求。

（2）性能等級：分為1級和2級，主要是誤差極限和工作溫度范圍不同。2級聲級計可以有1級的某些性能，但如有任一功能只符合2級標準，它只能是2級聲級計。可以使用不同配置（如傳聲器和前置放大器）使其為1級或2級聲級計。在標準中沒有直接給出1級與2級聲級計的固有誤差，但從頻率計權和允差表格中可以看出，1 kHz處的允許誤差（不包括測量不確定度）對1級為±0.7 dB，2級為±1 dB，與老標準中的固有誤差要求相同。

（3）傳聲器：應規定傳聲器型號、安裝方法、加不加延伸裝置、風罩。使用說明書應給出平均傳聲器頻率響應與標準頻率響應偏差的修正數據，以及由于聲級計殼體的反射和傳聲器周圍衍射的平均影響。

（4）聲場響應：聲場中的頻率計權特性和頻率響應是聲級計的重要特性，只有在聲場中試驗才能正確反映包括傳聲器、電路及外殼在內的完整聲級計的聲場響應。在GB 3785-1983的4.4.3.1中規定了這一要求，但在4.4.3.2中又規定“該試驗可用電信號取代聲信號進行，但要對傳聲器頻響及聲級計外形引起的頻響誤差進行修正。”這一條本身并沒有問題，但是在實際操作中往往就認為傳聲器頻響是平直的，聲級計外形影響可以忽略，僅僅測試聲級計的電信號響應，這顯然是不恰當的。測試電容傳聲器出廠時頻響可能有±2dB的誤差，使用一段時間后頻響可能會發生變化，有的還相當嚴重。這就影響到聲級計本身的質量和測試的準確性。所以在新標準（第2部分）及JJG 188聲級計檢定規程中規定“在聲級計提供的頻率計權和頻率響應上，至少有一個應進行聲信號和電信號檢定，其它的頻率計權和頻率響應可使用聲信號或電信號中的一種。”

但是，也不是在所有場合都要在消聲箱（室）中進行測試，新標準中規定“如果使用說明書建議一種聲校準器或一個靜電激發器用于周期檢定，那么說明書應該提供在參考環境條件下，為獲得與從參考方向入射的平面正弦波所顯示A計權聲級等效的調整數據。這些調整數據應對由多頻聲校準器校準產生的聲壓響應或由靜電激發器產生的模擬聲壓響應顯示的A計權聲級給出來。”從這一點是否可以說明在周期檢定中也可以使用多頻聲校準器或靜電激發器進行聲信號測量。

（待續）

（續前）

（5）級線性：在參考級量程上，1 kHz頻率上的線性工作范圍至少60 dB,對于其它級量程及頻率應給出線性工作范圍的下限和上限。對于A計權，在其它頻率（尤其是低頻時）線性工作范圍將小于60 dB。級線性誤差再加上測量的擴展不確定度后，對1級不應超過±1.1 dB，對2級不超過±1.4 dB。這里包括上限波形失真引起的誤差，和下限因本底噪聲引起的誤差。當輸入信號以1 dB到10 dB任意變化時，其偏差對1級應不超過±0.6 dB，2級不應超過±0.8 dB。這一點在以往自動量程轉換聲級計中比較難做到，有的可能達到幾個dB。

（6）自生噪聲（本機噪聲）：聲級計的自生噪聲將影響聲級計測量下限及低聲級測量的準確性。聲級計不僅要給出最大自生電噪聲，而且要給出低聲級聲場中最高自生聲噪聲，聲噪聲大于或等于電噪聲。以前規定的自生噪聲比測量下限至少低5 dB的規定沒有了，但是根據級線性誤差要求，對自生噪聲的要求更高了。不考慮不確定度，對1級誤差應不超過±0.8 dB，相應自生噪聲應至少比測量下限低6.7 dB；對2級誤差應不超過±1.1 dB，相應自生噪聲應至少比測量下限低5.3 dB。

但是，現在有的廠家出廠技術指標中的測量下限指的是最大自生噪聲，在這種情況下它的實際測量下限應該提高5.3~6.7 dB。

（7）猝發音響應：對于指數時間平均聲級，老標準僅要求測量200 ms（對F）或500 ms（對S）的猝發音響應，新標準則要求測量0.25~1000 ms（對F）或2~1000 ms（對S）的猝發音響應。以前的聲級計基本上都達不到新標準的要求，部分聲級計僅僅可以達到JJG 188-2002聲級計檢定規程的要求，它規定周期檢定時猝發音的持續時間為10~500 ms，但也不符合IEC 61672-3中對周期試驗規定的使用200 ms, 2 ms 和 0.25 ms測試F時間計權，使用200 ms 和 2 ms測試S時間計權。

對于積分（平均）聲級計，同樣的要求測量0.25~1000 ms的猝發音響應，以及重復猝發音響應，這比老標準中要求也更嚴格。以往的噪聲統計分析儀從指數時間計權聲級（F或S）通過取樣計算等效連續聲級的做法是不能滿足這一要求的。

（8）過載指示和欠量程指示：新標準要求聲級計都應有過載指示器和欠量程指示器。過載指示對所有級量程和頻率范圍內的任何頻率都適用。檢驗時使用正半周和負半周信號進行測試，兩者相差不應超過1.8 dB。如果測量的聲級小于規定的線性工作范圍下限，欠量程狀態應在超過線性誤差允差范圍前顯示出來。

（9）電磁兼容性：儀器及電氣設備增加電磁兼容性要求是一個普遍的現象，不僅聲級計，濾波器和聲校準器等都增加了該要求。電磁兼容性可分為三個方面，一是聲級計本身發出的干擾，它可能是射頻幅射，也可能是通過電源線對電網的騷擾。由于聲級計本身發出的干擾信號都很弱，一般都能達到規定要求。第二是靜電放電，要求能承受±4 kV的接觸放電和±8 kV的空氣放電不會導致聲級計永久性的性能降低和功能損失，也不能有臨時性的工作狀態變化、結構變化或儲存數據變壞或丟失。第三是聲級計受環境中工頻和射頻場的干擾的抗擾度。一方面要求聲級計放在規定的工頻和射頻場中時不應引起任何工作狀態的變化、結構變化或存儲數據的變壞或丟失；另一方面對工頻場和射頻場敏感性對74 dB A計權聲級的影響不應大于±1.3 dB（對1級）或±2.3 dB（對2級）。由于試驗條件的限制及起步較晚，這一性能不是太容易達到。

（10）使用說明書：新標準對聲級計的使用說明書規定了很多要求，對于儀器的類型、設計要點、性能指標、校準、操作方法、附件、環境影響、聲級計測試方面的信息等都作了詳細的規定。而國內目前許多聲級計的使用說明書過于簡單，僅僅起到操作說明的作用，這一點生產廠家應予改進。