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聲屏障聲學性能的測量

1  測量的聲學量

1.1 插入損失(TL)

聲屏障的降噪效果一般用A計權等效聲級或最大A聲級的插入損失來評價。如果要了解降噪的頻率特性,則應測量63~5,000Hz的1/3倍頻帶或80~4000Hz倍頻帶的插入損失。

1.2 降噪係數(NRC)

聲屏障材料的吸聲性能採用250~2000Hz倍頻帶吸聲係數來評價。上述頻率範圍的平均吸聲係數即降噪係數可作為材料吸聲性能單一評價指標。

1.3 計權隔聲量(Rw)。聲屏障材料的隔聲性能採用100~3150Hz的1/3倍頻帶傳聲損失來評價。單一評價數可以採用計權隔聲量Rw或上述頻率範圍的平均傳聲損失R。

2  插入損失的測量

2.1 測量方法

本規範規定了直接法和間接法兩種插入損失的測量方法。在選擇所採用的測量方法時,應充分考慮測量的對象、聲屏障安裝前測量的可能性和聲源、地形、地貌、地表面、氣象條件等因素在兩次測量中的等效程度。

2.1.1 直接法

直接測量聲屏障安裝前後在同一參考位置和受聲點位置的聲壓級的方法,稱為直接法。由於測量時安裝前後的參考位置和受聲點位置相同,其地形地貌、地麵條件一般等效性較好。

2.1.2 間接法
分別測量聲屏障安裝前後,相同參考位置和受聲點位置的聲壓級。測量時,因聲屏障已安裝在現場,也不可能移去,聲屏障安裝前的測量可選擇與其相等效的場所進行,這種方法稱為間接法。

選用間接法時,要保證兩個測點的等效性,包括聲源特性、地形、地貌、周圍建築物反射、地面和氣象條件等效。

2.2 測量儀器

2.2.1 聲學測量儀器

測量用聲級計應符合國家標準GB3785規定的1型聲級計的要求。如果測量等效連續聲級,使用的積分聲級計應符合國家標準GB/T17181規定的1型的要求。採用其它測量儀器時,其性能應滿足上述標準規定的要求。

聲級計應按國家標準規定,定期進行性能檢驗。每次測量前後,應採用聲校準器進行校準。應至少採用兩個測量系統,以保證對一組參考點和受聲點進行同時測量。

如果測量倍頻帶或1/3倍頻帶插入損失,其相應濾波器應符合國家標準規定的要求。

測量時應使用風罩,風罩不應影響傳聲器的頻率響應。

如果採用其它聲學測量系統,其性能也應滿足上述標準。

2.2.2 氣象測量儀器

測量風速和風向的儀器精度應在±10%以內。

用於測量環境溫度的溫度計和溫度傳感器的精度應在±1℃之內。

測量濕度的儀器的精度應在±2%以內。

註:氣象測量的位置應和受聲點同樣高度。

2.3 測量的聲環境要求

2.3.1 地形、地貌和地麵條件

若採用間接法測量,當模擬測量的場所符合下列條件時,可以認為等效:

(1) 模擬測量場所和實際的聲屏障區域的地形地貌,障礙物和地麵條件類似。

(2) 受聲點一側後部30m以內的環境(包括大的反射物等)應該類似。

註:為了保證地麵條件的等效性,可以測量地面結構的特性聲阻抗。如果不能測量,至少要求地面材料(土壤、水泥、瀝青、磚石等)、處理狀況(土壤松實等)和土壤上的植被情況等一致,並應避免地面含水量有大的變化。

對於直接法測量,上述條件在聲屏障安裝前後測量時也應保持一致。

2.3.2 氣象條件

為了保證測量的重複性,對氣象條件,如風、溫度和空中雲的分佈應滿足下列要求。

(1) 風

如果聲屏障安裝前後的測量中其風向保持不變,並且從聲源到受聲點的平均風速矢量變化不超過2m/s時,可認為前後測量的風條件等效。

測量時風速超過5m/s,測量無效。

(2) 溫度

聲屏障安裝前後兩次測量的平均溫度變化不應超過10°C。地面以上空間的溫度梯度對聲傳播有一定影響,測量中應注意溫度梯度對聲傳播的影響。

(3) 濕度

空氣濕度主要影響高頻噪聲的傳播,因此聲屏障安裝前後的測量,其空氣濕度應相近。

(4)其它氣象條件

應避免在雨天和雪天進行測量。應避免在濕的路面情況下進行測量。

2.3.3 背景噪聲

測量時,背景噪聲級應至少比測量值低10dB。如果測量值和背景噪聲值相差3~9dB,則可以按表1所列數值對測量結果進行修正。當差值小於3dB,則不符合測試條件,不能進行測量。

表1  背景噪聲修正值                         dB

測量值和背景噪聲值之差 修正值
3  —3
4~5 —2
6~9 —1

2.4 聲源

2.4.1 聲源類型

現場測量聲屏障的插入損失時,可以採用二種類型聲源:自然聲源、可控制的自然聲源。通常情況,前者聲源應是優先考慮的試驗聲源。在沒有自然聲源或自然聲源的聲級不夠大時,也可考慮選擇可控制的自然聲源。

2.4.2 自然聲源

自然聲源是指道路上實際行駛的車輛。

在測量過程中,應在參考點位置對聲源進行連續監測,以便對聲源不穩定產生的誤差進行修正。

2.4.3 可控制的自然聲源

可控制自然聲源是指特定選擇的試驗車輛組。

如果聲屏障安裝前後,自然聲源特性產生變化(如車流量,車輛種類),則可考慮採用可控制的自然聲源。如果車流量或者車輛種類比例變化都會引起聲源特性明顯變化,採用可控制的自然聲源是必要的。

2.5 聲源的等效性

為了準確地測量聲屏障的插入損失,在測量期間應對聲源進行監測,保證聲源的等效性。

2.5.1 聲源運行參數的監測

以道路車輛流作為聲源測量聲屏障的插入損失時,被監測的運行參數應包括:平均車速、車流量和各類型車輛的比例。

2.5.2 參考位置的噪聲監測

參考位置對聲源的監測目的是監測聲屏障安裝前後的聲源等效性。

參考點位置的選擇在原則上應保證聲屏障的存在不影響聲源在參考點位置的聲壓級。

當離聲屏障最近的車道中心線與聲屏障之間的距離D>15m時,參考點應位於聲屏障平面內上方1.5m處(圖7)。當距離D<15m時,參考點的位置應在聲屏障的平面內上方,並保證離聲屏障最近的車道中心線與參考位置、聲屏障頂端的聯線夾角為10°(圖8)

2.6 測量程序

2.6.1總的要求

(1)同步測量

應避免由於聲源不穩定所引起的測量誤差,對參考位置和受聲點位置的噪聲應進行同步測量。

聲屏障聲學性能的測量

圖7  參考點位置(D>15m)

聲屏障聲學性能的測量

圖8  參考點位置(D<15m)

(2)受聲點位置

受聲點位置為聲屏障設計保護的敏感點位置。

(3)測量次數

為保證測量結果的重複性,在受聲點和參考點應進行多次測量。在等效情況下,建議至少在各測點測量3次。

(4)測量採樣時間

測量採樣時間決定於聲源的時間特性和聲源的聲級起伏變化(見表2)

聲源特性   噪聲起伏範圍,dB
<10 10~30 >30
穩態噪聲 2min   —   —
非穩態噪聲 10min  20min 30min

表2  測量採樣時間

通常對於大流量的高速公路交通噪聲或無紅綠燈控制的城市快速道路交通噪聲,起伏<10dB,對於有紅綠燈控制的道路交通噪聲, 起伏在10~30dB,而城市軌道和鐵路噪聲,則在有車和無車通過時的起伏>30dB。

2.6.2 聲屏障插入損失的計算

(1)直接測量法

如果可以直接測量聲屏障安裝前後的A聲級,則可根據下式計算出聲屏障的插入損失:
聲屏障聲學性能的測量  (16)

式中Lref.a —參考點處安裝聲屏障后的聲級,dBA;

Lref.b —參考點處安裝聲屏障前的聲壓級,dBA

Lr.a  —受聲點處安裝聲屏障后的聲壓級,dBA

Lr.b  —受聲點處安裝聲屏障前的聲壓級,dBA。

(2)間接測量法

在很多情況下,聲屏障安裝前的A聲級測量是不可能的,即不可能採用直接法測量聲屏障的插入損失。那就需要採用間接法進行測量,即找出一個和聲屏障安裝前狀況等效的其它場所模擬測量聲屏障安裝前的噪聲狀況。一般間接測量法的精度要低於直接法的精度。

間接測量法的受聲點和參考點的選擇以及計算方法與直接測量法相同。對模擬測量聲屏障安裝前的噪聲的場所等效性及其相應測量數據應仔細檢查核對。

採用間接法測量的聲屏障插入損失與公式(16)相同:

聲屏障聲學性能的測量(17)

式中:Lref.b —在等效場所參考點處測量的聲屏障安裝前的A聲級,dBA;

Lr.b  —在等效場所受聲點處測量的聲屏障安裝前的A聲級,dBA;

Lref.a —聲屏障安裝后參考點處的A聲級,dBA;

Lr.a  —聲屏障安裝后受聲點的A聲級,dBA;

2.7測量記錄

2.7 .1測量方法類型

(1)直接測量法

(2)間接測量法

2.7 .2測量儀器

測量儀器及系統的說明,包括型號、精度和製造廠

2.7 .3 測量環境

(1)環境概圖及說明:包括聲源、聲屏障和受聲點周圍的地形地貌,地麵條件、建築物及其它反射物。

(2)道路概況:路寬、車道數、坡度、路面材料等。

(3)風向、風速、空氣溫度和濕度。

2.7 .4聲源

(1)自然聲源:聲屏障安裝前後測量的聲源等效性說明,包括車流量、車輛種類比例、車速等。

(2)可控制的自然聲源:聲源特性、控制因素及聲屏障安裝前後測量的聲源等效性說明。

2.7 .5測量的聲屏障示意圖和說明

聲屏障的示意圖,外形尺寸、傳聲損失以及吸聲型屏障的降噪係數NRC等。

2.7 .6聲學測量數據

受聲點和參考點的A計權最大聲級、等效聲級或1/3倍頻帶或倍頻帶聲壓級。

2.8 測量報告

試驗報告應包括如下內容

(1)測量單位的名稱、地點和測量時間

(2)測量人員的姓名

(3)聲屏障的A計權聲級插入損失和1/3倍頻帶或倍頻帶插入損失。

(4)第2.4條中所列相關內容

3  聲屏障吸聲性能測量方法

3.1 測量方法

本規範規定的聲屏障吸聲性能是指聲屏障朝向聲源側結構的吸聲性能。本規範推薦GBJ47—83為聲屏障吸聲性能測量方法。

聲屏障吸聲性能的測量方法應符合GBJ47—83中的有關規定。

3.2 被測試件基本要求

被測試件應是聲屏障主體結構的平面整體試件,總試件面積為10~12m2。邊緣應採用密封,並應緊密貼在室內界面上。非平面聲屏障結構,應加工成平面結構按上述方法進行測量。

3.3 測試結果

聲屏障的吸聲性能以其朝向聲源一側的平面吸聲結構的吸聲係數來表徵。測試頻率範圍:對於倍頻帶中心頻率為250~2000Hz,對於1/3倍頻帶中心頻率為200~2500Hz。

3.4 測量報告

測量報告應包括以下內容

1)被測單位名稱

2)測量日期

3)混響室概況

4)測量試件規格、面積以及在混響室中位置

5)室溫和相對濕度

6)吸聲係數圖表

4  聲屏障的隔聲性能測量方法

4.1 測量方法

本規範規定的聲屏障隔聲性能是指屏體結構的空氣聲傳聲損失。

聲屏障隔聲性能測試方法,應符合GBJ75—84中的有關規定。

4.2 被測試件的要求

被測試件應為平面整體試件,試件面積10m2左右,試件和測試洞口之間的縫隙應密封,並應有足夠的隔聲效果。

4.3 測試結果

聲屏障試件100~3150Hz的1/3倍頻帶傳聲損失、作為單一隔聲性能評價量的計權隔聲量或上述頻率範圍內的平均傳聲損失。

4.4測試報告

測量報告應包括以下內容:

1)被測試件的結構、尺寸及生產單位

2)試驗室概況和試件安裝狀況

3)測量儀器和測量人員、測量時間

4)以表格和曲線表示的傳聲損失頻率特性和計權隔聲量或平均傳聲損失。

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