《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

中聲壓級的定義和測量方法的討論

孟子厚

[摘 要] 針對目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實際操作過程中對聲壓級的定義、測量方法、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)，對在公共廣播工程技術(shù)規(guī)范的制訂中如何來定義聲壓級、如何來測定聲壓級等問題進(jìn)行了討論，建議聲壓級的定義應(yīng)該考慮到系統(tǒng)的實際應(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A計權(quán)等效聲級來定義聲壓級。聲壓級的測量應(yīng)該考慮到實際所使用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

[關(guān)鍵詞] 聲壓級 maximum sound pressure level, 等效聲壓級 equivalent sound pressure level，峰值聲壓級 peak sound pressure level，聲級計 sound level meter，計權(quán)聲級 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)聲壓級條款的分析

評價公共廣播系統(tǒng)效能的主要參數(shù)是廣播的語言清晰度，而語言清晰度的主要決定因素是公共廣播系統(tǒng)正常工作時接收者所能感受到的響度。公共廣播系統(tǒng)所能達(dá)到的響度在工程當(dāng)中一般用聲壓級來表示，聲壓級的定義和測量方法的規(guī)定，可以說是在技術(shù)規(guī)范的制訂和實施中最重要的環(huán)節(jié)。

作為一個面向全行業(yè)的的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來講，在定義一個標(biāo)準(zhǔn)中特指的有具體概念內(nèi)涵的專用術(shù)語或名詞時，必須考慮幾個因素：

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)或測量方法的規(guī)定上，應(yīng)該考慮以下幾個因素：

l 實際的可操作性；

l 與其他標(biāo)準(zhǔn)的銜接和引用；

l 根據(jù)規(guī)定測量方法所得到結(jié)果的性和一致性；

l 測試設(shè)備和測試過程的成本；

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

2.0.15 聲壓級 Maximum Sound Pressure Level

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

5.2.2 聲壓級的測量方法

在被測公共廣播系統(tǒng)中播放粉紅噪聲，把系統(tǒng)增益置于可用增益（當(dāng)系統(tǒng)不會嘯叫時，則置于系統(tǒng)增益-6dB處），在選定的測點上測出穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級，以各測點的平均值為該系統(tǒng)的聲壓級。

編制說明中關(guān)于聲壓級指標(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，有用信號應(yīng)達(dá)到90dB。本規(guī)范規(guī)定‘聲壓級’是在系統(tǒng)增益-6dB條件下測量，所以‘聲壓級’在84dB以上即可以應(yīng)付惡劣的環(huán)境?！?/span>

這些條款包括三個部分的內(nèi)容：聲壓級的定義；聲壓級的測量方法；以及確定系統(tǒng)聲壓級指標(biāo)的依據(jù)。

聲壓級的定義為“公共廣播服務(wù)區(qū)內(nèi)可以聽到的穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級”。這個定義形式上看起來很簡明，但是存在著幾個關(guān)鍵的問題，可能在實際運用規(guī)范時引起模糊性和不確定性。這些問題包括：

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

l “”、“穩(wěn)態(tài)”、“峰值”三個概念是不同的，有相互排斥和矛盾之處，如果表述不當(dāng)會出現(xiàn)邏輯問題，以致實際操作時無所適從；

l 就測量技術(shù)來講，聲壓級、穩(wěn)態(tài)聲壓級、峰值聲壓級的測量和具體數(shù)值是不同的概念，穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級的概念很難理解，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，所以對人所聽到的聲音的大小應(yīng)該用計權(quán)聲級來表示，這在定義中并不明確；

l 聲級和輸入信號是密切相關(guān)的，雖然在測量方法中限定了實際的輸入信號，但是在定義中也應(yīng)該明確聲級是在特定輸入下的聲級。由于這個特定的信號實際是穩(wěn)態(tài)信號，“穩(wěn)態(tài)”的限定就沒有必要了。

在測量方法的規(guī)定中，對聲壓級的具體獲得做了說明，對此條款的理解如下：

l 聲壓級的測量是在特定輸入信號條件下進(jìn)行的，輸入信號為粉紅噪聲，但是對粉紅噪聲的峰值因數(shù)沒有加以限定；

l 聲壓級中的“”應(yīng)該理解為測量時系統(tǒng)的增益（或可用增益的-6dB）,但是系統(tǒng)的可用增益實際上可能與輸入信號的大小以及環(huán)境因素有關(guān)，而這里對輸入信號的大小并沒有界定。系統(tǒng)所能達(dá)到的聲級與輸入信號的電平以及系統(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)稱的增益與系統(tǒng)實際調(diào)試出的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 由于對輸入信號的峰值因數(shù)沒有限定，對采用間接方法測量峰值聲壓級就存在不確定性；

l “可用增益”嚴(yán)格來講并不等于“增益-6dB”。

在規(guī)范的草案中，對聲壓級的限定值用dB給出，按字面理解是線性聲級（無頻率計權(quán)）。聲壓級限定值的依據(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。對于公共場所背景噪聲水平的驗證調(diào)查將另外報告，這里指出：對噪聲的評價應(yīng)該用計權(quán)聲級，交通噪聲和一般的社會噪聲（不涉及飛機噪聲）一般用A-計權(quán)聲級或噪聲評價曲線等（NR、NC、PNC），用線性聲級并不能反映噪聲實際造成的主觀響度。對粉紅噪聲和白噪聲等理想頻譜特性的聲音來說，其線性聲級與A計權(quán)聲級之間的差別是確定的，如果用粉紅噪聲作為輸入信號來檢測系統(tǒng)所能達(dá)到的響度輸出是可行的，但是從標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)謹(jǐn)性上來看是有缺陷的。另一個必須考慮的問題是，實際聽到的聲級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)境因素也許會影響實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，在聲場中實際測得的并不一定是粉紅噪聲，對這樣的聲音其線性聲級和計權(quán)聲級之間并不存在確定的關(guān)系。對系統(tǒng)所能達(dá)到的聲級的評定應(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)聲壓級的條款分析

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

《廳堂擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50371-2006中有關(guān)聲壓級的條款

2.0.4 聲壓級 maximum sound pressure level

擴聲系統(tǒng)完成調(diào)試后，在廳堂內(nèi)各測點可能的峰值聲壓級的平均值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源，其峰值聲壓級為RMS聲壓級的長期平均值L(—)_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對數(shù)再乘以20，單位：dB。

L(—)_M=L(—)_RMS+20lg(1.8～2.2)

《廳堂體育場館擴聲設(shè)計規(guī)范》（草案）中有關(guān)聲壓級的條款

3.5聲壓級maximum sound pressure level

系統(tǒng)完成調(diào)試后，擴聲系統(tǒng)在各測量點可能重放的峰值聲壓級的平均值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源，聲壓級為RMS聲壓級的長期平均值L(—)_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對數(shù)再乘以20，單位：dB。

L(—)_M=L(—)_RMS+20lg(1.8～2.2)

《廳堂擴聲特性測量方法》GB/T4959-1995（修改稿草案）中有關(guān)聲壓級測量的條款

3.0.4聲壓級maximum sound pressure level

擴聲系統(tǒng)完成調(diào)試后，在廳堂內(nèi)各測量點可能產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)有效值總聲壓級的平均值。聲壓級也可以用峰值聲壓級或準(zhǔn)峰值聲壓級表示。

有效值總聲壓級等于額定通帶內(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源，其峰值總聲壓級為RMS總聲壓級的長期平均值L_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對數(shù)再乘以20。單位：dB。

L_M = L_RMS +20lg (2±10％）

將峰值總聲壓級的平均值減去3 dB，即得穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)峰值總聲壓級。

L_qmax = L_M -3 dB

或 L_qmax = L_RMS+20 lg F_cf -3 dB