空气声计权隔声量检测

空气声计权隔声量检测技术综述

摘要：空气声计权隔声量是评价建筑构件、建筑围护结构以及建筑内部隔断构件空气声隔绝性能的核心参数。本文旨在系统阐述空气声计权隔量的检测方法、适用范围、国内外相关标准体系以及所需的仪器设备，为建筑声学检测、产品研发及工程验收提供技术参考。

1. 检测项目

空气声隔声检测的核心在于测量声源室内发出声音后，通过待测构件传递至接收室的声能量差异，从而计算出构件在不同频带的隔声量，并最终单值评价量。

1.1 实验室检测法
实验室检测法是在特定的声学实验室内进行的，旨在在受控条件下测量构件本身的固有隔声特性，消除侧向传声的影响。

• 检测原理：将待测构件（如墙体、楼板、门窗）安装于两个相邻混响室之间的预留洞口。在声源室产生稳定的空间平均声场，分别测量声源室和接收室的平均声压级，并测量接收室的混响时间。通过下式计算各频带的隔声量 $R$R：

  $$R = L_1 - L_2 + 10 \lg \frac{S}{A} \quad (\{dB})$$R=L1​−L2​+10lgAS​(dB)

  其中，$L_1$L1​ 为声源室平均声压级 (dB)，$L_2$L2​ 为接收室平均声压级 (dB)，$S$S 为试件面积 (㎡)，$A$A 为接收室等效吸声面积 (㎡)。等效吸声面积 $A$A 通过测量接收室混响时间 $T$T 及体积 $V$V 计算得出：$A = \frac{0.161V}{T}$A=T0.161V​。

• 测量频率范围：通常涵盖1/3倍频程中心频率，从100 Hz至3150 Hz或5000 Hz，部分要求严格的检测需扩展至50 Hz~10 kHz。

1.2 现场检测法
现场检测法用于评价建筑物已安装就绪的隔断或围护结构的实际隔声效果，其结果受侧向传声、施工缝隙等实际工况影响。

• 检测原理：与实验室法类似，但声场条件更为复杂。同样测量两侧声压级差，并根据接收室的混响时间对结果进行修正。现场测量结果通常称为表观隔声量 $R'$R′，以区别于实验室数据。

• 特殊类型：对于建筑外窗、外墙等构件面临外部噪声（如交通噪声）的情况，亦可采用窗外声源法进行测量，模拟实际环境下的隔声效果。

1.3 计权隔声量的计算
基于测得的各频带隔声量（或表观隔声量），需将其转化为单值评价量以便于工程应用。

• 空气声计权隔声量 $R_w$Rw​（或 $R'_w$Rw′​）：根据ISO 717-1或GB/T 50121标准，将测得的各频带隔声量曲线与标准参考曲线（又称基准值曲线）进行比较。通过将参考曲线以1 dB为步长向实测曲线移动，计算各频带不利偏差（即实测值低于参考曲线的差值）之和。当不利偏差总和尽可能大但不超过32.0 dB（对于1/3倍频程测量为32.0 dB，对于倍频程测量为10.0 dB）时，参考曲线上500 Hz对应的数值即为计权隔声量。

• 频谱修正量：为了使单值评价量能更好地匹配特定噪声频谱，标准还定义了频谱修正量（如 $C$C 和 $C_{tr}$Ctr​），分别适用于粉红噪声（如生活噪声）和交通噪声。最终的隔声性能表述为 $R_w (C; C_{tr})$Rw​(C;Ctr​) 的形式。

2. 检测范围

空气声计权隔声量检测覆盖建筑材料、构件及建筑物整体，主要应用领域包括：

2.1 建筑隔墙与楼板

• 分户墙与隔墙：包括砌块墙体、轻质条板、石膏板复合墙体、玻璃隔断等，用于住宅、办公楼、学校等建筑内部空间分隔。

• 楼板：检测楼板对空气声的隔绝性能，区别于撞击声隔声。

2.2 建筑外立面构件

• 外窗与幕墙：各类材质（塑料、铝合金、钢、木）的平开窗、推拉窗、固定窗以及玻璃幕墙、石材幕墙等。此类检测对于建筑临街一侧的防噪设计至关重要。

• 外门：包括单元门、入户门、阳台门等。

• 外墙：各类复合墙体构造的隔声性能验证。

2.3 建筑内门与活动隔断

• 用于会议室、酒店客房、教室等空间的木门、钢质门以及折叠式、推拉式活动隔断。

2.4 特殊用途构件

• 消声室/静音室：用于设备噪声测试的半消声室、全消声室的围护结构隔声性能验证。

• 隔声罩与隔声屏障：工业设备隔声罩、道路两侧声屏障的隔声性能检测。

• 通风设备：通风管道、通风口、消声器的隔声性能。

2.5 工程现场验收

• 根据绿色建筑评价、民用建筑隔声设计规范等要求，对竣工的建筑进行分户墙、分户楼板、外窗的现场隔声抽检。

3. 检测标准

空气声隔声检测已形成一套成熟的国内外标准体系，检测工作需严格遵循相应标准进行。

3.1 国际标准 (ISO)

• ISO 10140 series：取代了原有的ISO 140系列，是当前实验室测量建筑构件空气声隔声的主要标准。包含：

  • ISO 10140-1: 特定产品（如门窗、玻璃、机械设备等）的应用要求。

  • ISO 10140-2: 空气声隔声的测量程序。

  • ISO 10140-4: 测量结果的基本要求和程序。

  • ISO 10140-5: 对测试设施（混响室）的校准和验证要求。

• ISO 16283-1：现场测量空气声隔声的标准，替代ISO 140-4和ISO 140-5，适用于建筑物中已安装的隔墙、楼板和 façade（外立面）的测量。

• ISO 717-1：空气声隔声的单值评价量评级方法，规定了如何从频带数据得出 $R_w$Rw​ 及频谱修正量 $C$C 和 $C_{tr}$Ctr​。

3.2 中国国家标准 (GB)
中国标准主要参照或修改采用 ISO 标准。

• GB/T 19889 series：等效采用 ISO 140 系列，目前正逐步向 ISO 10140 过渡，但仍广泛使用。

  • GB/T 19889.3：建筑构件空气声隔声的实验室测量。

  • GB/T 19889.4：房间之间空气声隔声的现场测量。

  • GB/T 19889.5：外墙面和外窗空气声隔声的现场测量。

• GB/T 50121：建筑隔声评价标准，规定了空气声隔声的基准值、计权方法以及频谱修正量的计算方法。

• GB/T 8485：建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法，是门窗产品检测的直接依据。

• GB/T 31015：建筑幕墙空气声隔声性能分级及检测方法。

3.3 其他行业标准与规范

• ASTM E90：美国材料与试验协会关于实验室测量建筑隔断和构件空气声隔声的标准。

• ASTM E336：现场测量空气声隔声的标准。

• JGJ/T 170：《民用建筑隔声设计规范》的配套测量标准，对现场检测的细节进行规定。

4. 检测仪器

空气声隔声检测系统主要由声源设备、接收与分析设备及校准设备组成。

4.1 声源系统

• 功率放大器：为扬声器提供足够的、稳定的电功率，需具有宽频带响应和低失真特性，确保在低频段也能提供足够的声能。

• 十二面体/十二面声源：由多个扬声器单元组合成多面体结构，旨在产生近似球面波的无指向性声场。这是混响室法测量中声源室声场均匀性的关键保障。通常配备多台（如两台）在测试不同频段时切换使用或同时使用以增强低频效果。

4.2 信号接收与分析系统

• 多通道实时分析仪：现代检测通常使用基于数字信号处理技术的声学分析仪，需满足IEC 61672 Class 1（或GB/T 3785 1级）标准。仪器至少应具备两个或以上同步采样通道，能够同时接收多个传声器信号，并实时进行1/3倍频程频谱分析。具备内置白噪声、粉红噪声信号源功能。

• 精密传声器：使用1级精度电容式或驻极体传声器，并配合前置放大器。传声器需配备防风罩，并具备可拆卸的延长电缆，以便在混响室不同测点间移动测量。传声器需定期进行灵敏度校准。

• 传声器支架与移动装置：用于在混响室空间内多点布设传声器，或采用旋转式传声器臂以实现空间平均。

4.3 混响时间测量设备

• 测量接收室的混响时间是计算等效吸声面积的必要步骤。通常使用与分析仪相同的设备，通过中断声源法（如切断噪声信号）记录声压级衰减曲线，计算衰减60 dB所需时间 $T_{60}$T60​（或通过衰减20 dB、30 dB推算）。无指向性声源同样用于激发室内声场。

4.4 环境条件监测设备

• 气象站/温湿度气压计：温度、湿度和气压的变化会影响声波在空气中的传播速度以及传声器的灵敏度，需要在测量前后进行记录，以便对测量结果进行必要的空气吸收修正（特别是在高频段和高频混响时间测量时）。

4.5 校准设备

• 声级校准器：Class 1 精密声级校准器（通常为1 kHz, 94 dB或114 dB），用于在每次测量前后对传声器及整个测量链进行现场校准，确保测量数据的准确性和可追溯性。

综上所述，空气声计权隔声量检测是一项涉及复杂声学原理、严格标准执行和高精度仪器集成的系统性工作。准确的检测数据对于评估建筑品质、指导隔声设计以及开展声学材料研究具有不可替代的作用。随着建筑工业化和绿色建筑的发展，对隔声检测的准确性、效率和现场适应性提出了更高的要求，推动着检测技术和仪器设备持续进步。