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在一個反射面上方近似自由場條件設備聲功率級檢測

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發(fā)布時間：2025-08-23 01:52:46 更新時間：2025-08-22 01:52:46

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

在反射面上方近似自由場條件下設備聲功率級的檢測方法與標準

在工業(yè)生產(chǎn)、建筑聲學、家電性能評估及環(huán)境噪聲控制等領域，設備聲功率級的準確測量是評估其噪聲排放水平的關鍵環(huán)節(jié)。特別是在反射面上方近似自由場條件下進行聲功率級檢測，能夠有效模擬設備在實際使用環(huán)境中產(chǎn)生的噪聲傳播特性，從而為產(chǎn)品設計優(yōu)化、噪聲法規(guī)符合性驗證提供科學依據(jù)。這一檢測場景通常適用于放置于地面或金屬臺面等大型剛性反射體上的機械設備、空調(diào)機組、通風裝置、泵類設備等。當設備位于反射面上方，且其高度與反射面之間滿足一定條件時，聲波在反射面的反射與直接聲波之間形成近似自由場的傳播環(huán)境，從而避免了復雜聲場干擾，提升了測量的準確性與可重復性。為實現(xiàn)這一檢測目標，必須嚴格遵循國際與國家標準所規(guī)定的檢測方法、儀器配置以及數(shù)據(jù)處理流程，以確保檢測結(jié)果的可靠性與可比性。本篇文章將系統(tǒng)介紹該檢測場景下的核心內(nèi)容，包括檢測項目、所需檢測儀器、具體檢測方法、相關檢測標準，以及關鍵的質(zhì)量控制措施，為相關技術人員提供全面的參考依據(jù)。

檢測項目

在反射面上方近似自由場條件下進行設備聲功率級檢測，主要檢測項目包括：

設備在不同工況（如額定負載、空載、滿負荷）下的聲功率級（Sound Power Level, L_W）；
各頻段的聲功率級，通常以1/3倍頻程或1/12倍頻程為單位進行分析；
設備的A計權(quán)聲功率級（L_WA），用于評估對人耳聽覺影響的噪聲水平；
聲壓級隨距離的變化趨勢，用于驗證自由場假設的有效性；
背景噪聲的測量與修正，以確保測量結(jié)果不受環(huán)境干擾。

檢測儀器

為實現(xiàn)高精度聲功率級檢測，需配備以下核心檢測儀器：

聲級計（Sound Level Meter, SL用）：應滿足IEC 61672-1 Class 1標準，具備A、C、Z計權(quán)功能，并支持1/3倍頻程濾波器；
精密聲壓校準器：用于聲級計的現(xiàn)場校準，確保測量精度；
多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：用于同步采集多個測量點的聲壓信號，支持時間平均與頻譜分析；
環(huán)境噪聲分析軟件：如LMS Test.Lab、PULSE或MATLAB等，用于聲功率級的計算、數(shù)據(jù)擬合與頻譜分析；
聲場校準球或標準聲源：用于驗證測量場地自由場特性，檢測反射面是否滿足近似自由場條件。

檢測方法

在反射面上方近似自由場條件下進行聲功率級檢測，通常采用“多點測量法”或“球面近似法”，具體步驟如下：

場地準備：選擇平坦、堅硬、大面積的反射面（如混凝土地面、鋼板臺面），確保反射面尺寸至少為設備尺寸的3倍以上，以減少邊緣反射干擾。
設備布置：將待測設備置于反射面上方，設備底部距反射面高度應滿足H ≥ 0.5m，且設備高度H與反射面距離應滿足H ≤ 0.5m時的反射波影響可忽略（通常推薦H = 1.0m左右）。
測量點布置：在設備周圍以等距或?qū)ΨQ方式布置多個測量點（通常為10–20個點），各點與設備中心的距離建議在1m–3m之間，且各點高度位于設備中心線附近（通常為1.5m）。
聲壓級測量：使用聲級計在各測量點連續(xù)采集聲壓級數(shù)據(jù)，每點至少記錄30秒以上，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定。
背景噪聲修正：在測量前和測量后分別測量背景噪聲，若背景噪聲比設備噪聲低10dB以上，可直接使用測量值；否則需進行修正。
聲功率級計算：根據(jù)各測量點的聲壓級與距離，利用球面擴散公式或積分法計算聲功率級，公式如下：

$$ L_W = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} \left( L_{p,i} + 10 \log_{10} \left( 4\pi r_i^2 \right) \right) - 10 \log_{10} \left( \frac{S}{4\pi r^2} \right) $$

其中，$ L_{p,i} $ 為第i個測量點的聲壓級，$ r_i $ 為該點到設備中心的距離，$ n $ 為測量點總數(shù)，$ S $ 為等效面積，用于修正反射面影響（通常取球面面積的1/2，即 $ S = 2\pi r^2 $）。

檢測標準

目前，國際和國內(nèi)在該檢測場景下主要遵循以下標準：

ISO 3744:2010《Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources — Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane》：該標準是該檢測方法的核心依據(jù)，詳細規(guī)定了在反射面上方近似自由場條件下的聲功率級測量方法、測量點布置、儀器要求及數(shù)據(jù)處理規(guī)范。
GB/T 3767-2023《聲學聲壓法測定噪聲源聲功率級工程法在反射面上方近似自由場環(huán)境中》：我國等同采用ISO 3744:2010，為國內(nèi)相關檢測提供法定依據(jù)。
IEC 60704-1:2010《Electrical apparatus for the measurement of sound power levels — Part 1: Methods for determining sound power levels of household and similar electrical appliances》：適用于家用電器的聲功率級檢測，也適用于反射面上方測量場景。
ISO 3746:2010《Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources — Precision methods for the use of reference sound sources》：用于校準和驗證測量系統(tǒng)的準確性。

遵循上述標準，不僅能夠確保檢測結(jié)果的科學性和一致性，也為產(chǎn)品認證、市場準入、環(huán)境評估提供了權(quán)威支持。

質(zhì)量控制與注意事項

為保證檢測結(jié)果的可靠性，必須注意以下關鍵點：

避免測量過程中人員或設備遮擋聲源；
確保測量環(huán)境穩(wěn)定，無強風、雨雪等干擾；
定期校準測量儀器，保證其符合標準；
測量點數(shù)量應足夠，避免因采樣不足導致誤差；
對測量結(jié)果進行重復性驗證，確保數(shù)據(jù)可重復。

綜上所述，在反射面上方近似自由場條件下進行設備聲功率級檢測，是一項技術要求高、標準嚴謹?shù)穆晫W測試工作。只有在科學的檢測項目規(guī)劃、精確的儀器配置、規(guī)范的檢測方法以及嚴格遵循相關標準的前提下，才能獲得真實、可靠、具有可比性的聲功率級數(shù)據(jù)，為噪聲控制與產(chǎn)品優(yōu)化提供堅實支撐。