声学知识
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声压级平均值可能比最大值还大吗?

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声压级是最基本的声学参数之一,而 LAeq 又是最广泛使用的声压级参数之一,它代表测量时间段的平均能量值(依据 IEC 61672 标准)。而 LAFmax(或 LASmax)表示这段测量时间内的最大声压级。

不少爱钻研的朋友常有一个疑惑,就是平均值有可能比最大值还大吗?

实际上,如果测量时间特别短,比如 100 ms,那平均值有可能大于最大值。

造成这一现象的是时间计权。根据定义,声压 Lmax 与上升的时间常数 t 有关,因此不能对突发的声音产生响应。标准中,快速时间计权 F 的时间常数 t 为 125 ms,慢速时间计权 S 则为 1 s。相反,测量平均值 LAeq 时没有应用任何时间计权。

现在,如果测量时间,或用术语来说 - 时间间隔 dt,比最大值 LFmax 的“反应时间”还短,那平均值 LAeq 就完全有可能更大。下图简要表明了这一过程:

声压级平均值可能比最大值还大吗-1

图中我们看到一个突发的声音,由绿色曲线表示,它在 100 ms 时突然增大,由于时间计权的存在,Lmax(每 100ms 记录一次,由红点表示) 来不及对此及时反应,差不多在 700 ms 时才达到最大,而平均值 Leq(蓝圈表示)也是每 100 ms 记录一次,毫无延迟的跟上了声音变化,所以在 700 ms 内都会比 Lmax 更大。

声压级平均值可能比最大值还大吗-2

可以用频谱数据计算 A 计权声压级吗?

假设你想用倍频程或 1/3 倍频程频谱数据计算 A 计权声压级,这可行吗?

简单来说,答案是肯定的,可以计算。NTi Audio 的室内声学报告软件就支持该功能。

但需要注意的是,这样计算的结果并没有直接测量的结果精确。因为在 Z 计权到 A 计权的转换过程中,对倍频程或 1/3 倍频程使用了归一化修正量(类似频率计权)。修正值基于 Z 计权和 A 计权的理论(典型)差值。实践中,这些值和实际数据可能存在细微的差异。这也造成了计算值和实际测量值的不同。

下图展示了这种情况:

声压级平均值可能比最大值还大吗-3

理论情况:-16.1 dB 是 125 Hz 倍频程带的归一化修正值,基于的假设是频谱总体平坦(如粉噪声)。上图 125 Hz 转换为 A 计权后,声压级为 70 - 16.1 = 53.9 dBA。

声压级平均值可能比最大值还大吗-4

实际情况:实践中,声音的频谱通常不是平的。这造成了理论计算的偏差。比如上图中,仪器测量 125 Hz 处的值为 52.7 dB,比理论值小 1.2 dB。

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2020-11-05

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