聲壓級測量
聲壓級測量對我們理解和管理聲音或噪聲非常重要，可以幫助我們充分利用聲音的積極面并控制消極面。
比如，我們可以測量音樂等讓人心情愉悅的聲音，通過獲得的信息進行環境設計，進一步放大這種積極效果。
測量噪聲的聲壓級同樣重要。各個國家都會對不同環境下的聲壓級做出限制，并出臺類似“噪聲污染防治法”這樣的法律法規。對噪聲進行合理管控，才能減輕其對人體健康和情緒造成的消極影響。
測量聲音或噪聲大小最常用的儀器被稱為聲級計。
什么場合測量聲壓級？
聲壓級測量應用場景非常多樣，比如：
- 建筑聲學：在如辦公室，教室，臥室等場所，評估來自另一個房間或外界的噪聲情況。噪聲大小不應干擾建筑中某個房間的正常使用。
--- - 室內聲學：評估封閉空間的聲學特性，比如會議室、劇院、教室、錄音棚、機場和火車站等廳堂或場所。這樣有助于優化設計，增強音樂或演講給聽眾帶來的美好體驗。
--- - 現場演出：表演現場的聲壓級不能對觀眾聽力造成損害，也不應影響周邊居民區。
--- - 環境噪聲：評估噪聲對社區和環境的影響。
- 建筑工地噪聲：監測建筑現場的噪聲級。確保聲壓級在可接受范圍內，保護工人和周邊居民的健康和情緒。
- 工業噪聲：管控來自機械和其它工業設備的噪聲。這些信息可以幫助保護工人的職業健康，減輕工業活動的環境影響。
- 鐵路噪聲：評估鐵路對社區的影響。測量數據可用于制定合理的降噪策略，比如安裝聲屏障或改進機車等的設計。
- 機場噪聲：評估機場對社區的影響。測量結果可用于改進噪聲控制策略，比如修建降噪設施，調整航路和起降時間等。
- 交通噪聲：主要指公路交通的噪聲，評估這些聲音出現的位置和時間，有利于決策者制定合理的降噪策略，比如建立聲屏障或特定時間段的交通管控，讓區域內的居民收益。
聲級計的應用場景遠非如此。它們還被廣泛應用于如聽力學、音樂制作、產品測試、汽車噪聲測試、聲學法證、聲音增強系統、生物聲學和教育等多樣化的領域。
什么是聲壓級？
聲壓級（SPL，Sound Pressure Level ）是聲學測量中最基礎的參數。聲壓級單位分貝（dB），自 1930 年代就開始廣泛使用。
聲壓級由聲壓和參考聲壓的比值通過對數運算求得
SPL = 20 log10(p/pref) dB
p → 實時聲壓，單位 Pa
pref → 參考聲壓 = 20 μPa
聲壓級測量時會用到幾個常用的濾波器 - 也就是計權/加權，可以確保聲壓級數據具有更高的相關性并易于理解和對比。常見的參數如 LAF，LCS 等就是使用了計權。
| 常用濾波器 | |
|---|---|
| 頻率計權 | 頻率計權用于模擬人耳接收聲音的特點。聲級計麥克風檢測低頻和高頻的能力比人耳強大得多。頻率計權可以降低低頻和高頻成分，讓測量結果更符合人耳的實際聽感。
頻率計權的目的就是讓客觀數據更符合人耳的主觀聽感。 最常用的三個頻率計權是：A，C 和 Z。 |
| 時間計權 | 人耳聽到的聲音實際是一段短時間內聲音的“平均”，而不是像麥克風一樣實時感受聲音的快速變化。時間計權的目的就是讓這種變化慢下來，讓聲級計展現出來的數據更加易讀和易于理解。
時間計權跟所測聲音的持續時間有關。最常用的三個時間計權是，S = 慢速，F =? 快速，I = 脈沖。其中 S 的持續時間最長。 |
更多關于聲壓級參數的介紹，可以查看拓展閱讀：
視頻課程：聲壓級測量基礎
聲級計如何工作
聲級計是用于測量和評估聲壓級（SPL）大小的儀器。
聲音被現代聲級計測量的信號鏈路如下：
- 振膜：聲波推動麥克風傳感器的振膜振動。這種振動進而被轉換成模擬電信號；
--- - 前置放大器：將模擬信號放大；
--- - 模數轉換：將模擬信號轉換成數字信號；
--- - DSP：數字信號處理器，對信號進行運算處理并經過時間和頻率計權；
--- - 顯示：展現可讀取的聲壓級結果。
選哪個聲級計？
XL3 是用于噪聲測量，室內和建筑聲學等測量的專業聲級計和聲學分析儀。直觀的交互界面不僅為基礎的噪聲監測應用進行了優化，也為專業人士提供了豐富的分析工具。XL3 支持全程聯網，任何移動設備都能遠程操控并訪問數據。
特性
| XL3 指標 | |
|---|---|
| 實時聲壓級： | LAF，LAS，LCF，LCS，LZF 和 LZS |
| 一段時間間隔的聲壓級： | LAFmax，LASmax，LCFmax，LCSmax，LCpk，LZFmax，LZSmax，LAeq，LAeq_dt 和 LAE |
| 百分數聲級： | LAeqX%（百分數 X 可為 1 - 99 的數字） |
| 頻率特性： |
|
聲壓級測量標準
各專業組織推出了適用不同領域的聲壓級測量標準（噪聲規范），以便評估聲音傳播情況。這些領域覆蓋了環保，工業，建筑和室內聲學等。代表性的專業組織包括：
- 國際標準化組織（ISO）
- 國際電工委員會（IEC）
- 國際聲學委員會（ICA）
- 中國國家標準化管理委員會（SAC）
- 歐洲標準化委員會（CEN）
- 美國國家標準協會（ANSI）
這些標準被各個國家、省/州或其它各級政府采納。標準中一般會明確限制噪聲的總量，噪聲的持續時長，噪聲的來源，以及噪聲在一天中出現的特定時間。標準包括：
- 測量與評價：
- ISO 9612 - 聲學 - 職業噪聲暴露的測定 - 工程法（GB/T 21230）
- ISO 1996 - 聲學 - 環境噪聲的描述、測量與評價（GB/T 3222）
- ISO 3382.1 - 聲學 - 室內聲學參量的測量（GB/T 36075.1）
- ISO 16032 - 聲學 - 建筑物中服務設備的聲壓級測量 - 工程法
- 聲級計：
- IEC 61672 - 電聲學 - 聲級計（GB/T 3785）
- IEC 61260 - 電聲學 - 倍頻程和分數倍頻程濾波器（GB/T 3241）
- ANSI S1.4 - 聲級計規范
- ANSI S1.11- 倍頻帶和分數倍頻帶模擬和數字濾波器規范
這僅僅是定義了聲壓級測量的一小部分標準。具體適用情況要根據特定應用選擇。