『鐘鼓樓』③声学测量和数据中的不确定性与容差研究。

导读：无论是用于噪声合规性评估，还是在具有严格和合同规定的声学目标的项目设计阶段，都必须了解声学的不确定性和容差范围。首先，必须解释制造商的声学数据，并说明其性能可能出现的波动以及允许的公差（符合某些资格标准）;另一方面，在调试过程中可能需要进行声学测量，并且面临一个问题，即结果必须与目标相差多少才能毫无疑问地表明不符合要求。此文的目的是总结有关精度和偏差（在仪器和方法上）方面常见的声学测量的当前标准和实践，并将其与可供设计人员使用的声学数据的不确定性/公差度进行比较。

Highlights

本文是对有关声学不确定性和公差的现有文献的元（荟萃）分析，从测量和输入数据的角度出发，回顾了几个信息源，以总结当前已知的不确定性或允许的公差。无论是在噪声合规性评估中，还是在具有严格的合同规定的声学目标的项目设计阶段，此类知识都是至关重要的。

元分析的范围和使用的方法

元（荟萃）分析的重点是北美背景下的HVAC噪声。因此，评论的文献包括诸如美国国家标准协会（ANSI），美国材料与试验协会（ASTM），美国供暖、制冷和空调工程师学会（ASHRAE）等。但是，在其他地区，例如德国标准化学会（DIN），尚未经过审查。就国际标准化组织（ISO）而言，其在北美使用的某些标准可能已经过部分筛选，尤其是那些针对ASTM或其他标准未涵盖的主题的标准。

最初，本来打算使用源-路径-接收端方法进行当前分析，但是很快发现仪器的不确定性可能会对每个方面都有影响（仪器用于鉴定噪声源，也可用于测量房间中噪声的最终结果）。因此，元分析的分解方式有所不同：仪器（假设为1类仪器）、噪音排放数据、测量房间噪声水平时方法论的影响以及选择噪声水平目标的讨论等。

仪器不确定性

作为任何物理量，声音/噪声振幅都无法无限精确地测量。因此，所使用的仪器会有一些不确定性。最严格的声学仪器制造商会遵守1970年代建立的IEC和/或ANSI标准内所要求的规格；IEC和ANSI标准之间存在一些差异，但2013年，在ANSI等效标准中对IEC语言进行了完全集成。

声级计的规格标准所允许的不确定性

在级线性方面，目前允许新的声级计（SLM）的偏差为±0.8dB（假设为1类仪器）。但是，在以前的规范生效时，可能会制造出一些用于源鉴定或室内噪声测量的仪器。例如，在2013年之前，以前的IEC规范标准允许级线性度的偏差为±1.1 dB。

仪器制造商规格

从最受欢迎的SLM制造商那里获得的文献资料中，很少表明仪器的实际精度和精密度。大多数人提到它低于允许的误差/容限（例如在-10和50°C之间≤0.5dB的误差），没有具体值。实际上，这些仪器可能比规格标准所允许的不确定性更准确、更精确，但是可用的手册和文献中没有包含必要的信息来证实这种假设。此外，定期测试会将错误/不确定性与允许的错误/不确定性进行比较，这意味着SLM可能会漂移到允许的极限，并且仍可完全符合规范使用标准。

仪器不确定性的假设

考虑到上述因素以及在某些情况下可能使用了较旧的SLM的事实，一个合理的假设是要考虑±1.1dB的仪器不确定性（假设1类仪器的线性误差允许；2类仪器的最大误差为1.4dB），但是大多数资格/测量标准要求使用1级仪器）。

制造商对噪声辐射数据的容忍度

根据HVAC设备的类型，可能适用不同的测量标准。甚至认证标准也可能适用（例如航空和控制协会AMCA的声音性能）。在某些情况下，资格/认证标准可能会指出预期的不确定性（例如预期的可再现性误差）或最大允许公差。在这里，我们将更通用的认证方法/标准与仅适用于特定类型的HVAC设备的方法/标准区分开。

值得注意的是，在当前的元（荟萃）分析的所有综述文献中，低频（63，125Hz）的不确定性/容差始终高于中高频（高达4kHz）；但也有可能相同或更高的频率）。

噪声辐射的一般确定

一些噪声辐射鉴定标准不是特定于HVAC设备的。一些适用于在混响室中进行的测试（使用参考声源的比较方法），其他适用于在自由场环境（例如室外反射平面）中使用声强或声压的测试。对于每种可能的设置，空调、供暖和制冷研究所（AHRI）制定了确定声功率级的标准：AHRI 220-2014用于在混响室内进行室内测试，AHRI 230-2013用于声音强度测试。两种协议/标准都具有最大的标准偏差声功率级可重复性，如表1所示。其他资格标准可能适用于更特定的HVAC设备。

风扇的噪声容限和不确定性

对于风扇，可以根据多种标准测量噪声。

符合AHRI标准风扇噪音测试

AHRI260-2012适用于管道设备和AHRI 350-2015非管道设备，它们通常都可能至少包括一个风扇。两者均参考AHRI220-2014和AHRI 230-2013的测试协议。

符合AMCA标准风扇噪音测试

国际空气运动和控制协会（AMCA）还具有测量标准（类似于AHRI的标准），鉴定甚至认证风扇发出的噪声的标准。 AMCA 311-16涵盖了制造商应遵循的完整协议，以符合认证的其他要求（包括初始测试、检查测试等）。

此外，根据AMCA 311-16，使用八度音阶检查测试结果进行编译时，总体A加权声功率级在将63Hz频段降低6dB并将125Hz至8kHz降低3dB之后，不得超过发布值。

风道末端的噪声容忍度和不确定性

风道末端的类型多种多样：带有固定或可调的定向叶片，带风扇（或不带风扇）等。AHRI 880-2017规定了测试要求（按照ASHRAE 130-2008的规定）以及允许的公差。根据AHRI 880-2017，风道末端的声级不得超过表2所示的容差。

测量房间噪声水平时方法论对不确定性和可能偏差的影响

几个国际组织提出了针对各种环境（室内或室外）的噪声测量协议/方法。根据当前元（荟萃）分析中回顾的文献，重现性的95％置信区间为1至4 dB。

噪声水平目标和允许的差异

一些参考文献提出了取决于所考虑的室内应用/空间的噪声水平，一些参考文献提出了单个理想值或范围，而另一些参考文献提出了绝对最大噪声水平。

对于室外噪声，取决于位置，它通常可能会受到地方和/或政府不同级别的监管。此类法规通常会指定各个位置（场所限制、邻居等）的绝对最大声压级，有时还会指定归一化因子（考虑其他噪声源、噪声类型等）。

根据在该元（荟萃）分析中回顾的文献，当定义了绝对最大值时，是否如前所述将工具/方法学上的不确定性计入所提议的最大值中并不明显。换句话说，如果测得的噪声水平在仪器/方法学不确定性方面必须超过建议的最大值，则应被视为不合格。

关于将噪声测量结果与目标/极限值进行比较时的容许公差，ANSI S12.72-2015指出：“除非另有规定，否则建议对八度和八度频带的声音水平的测量公差为2dB，并且当使用测试数据显示符合噪声标准时，假定总的加权、C加权或线性（未加权）声音水平为3dB。”

总结/讨论

当前的研究是对现有文献的元（荟萃）分析的总结，该文献涉及北美环境中针对声学和HVAC噪声的不确定性和公差。此处未提出对公差和/或不确定性的具体考虑。作者认为，这种考虑应视具体情况而定。

当前的研究重点是声音/噪音水平，而不是声音隔离（空中传播或撞击/结构性声音传播）。也可以进行类似的分析，着重于建筑物的隔声测量与分析。由于在空气传播隔声的情况下，至少要进行两次声音测量（在源房间中进行一次声音测量，而在接收室中进行一次声音测量），因此可以预期，隔声测量的不确定性可能是单次噪声测量的不确定性的两倍。加上其他参数（例如混响时间、音量、公共分隔区域），不确定性可能更大。

此外，当前的分析可能会扩展为包括北美以外相关的其他标准或文献，或涵盖HVAC设备以外的其他噪声源。元（荟萃）分析的这种扩展可能涵盖在欧洲和亚洲广泛使用的标准化组织，例如ISO、DIN等。

本文摘自普信声学院国际合作方加拿大魁北克SNC-Lavalin公司团队的研究报告。以上图文信息，未经授权，请勿转载。