ISO及国标对背景噪声最新要求的差异及进一步探究

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ISO及国标对背景噪声最新要求的差异及
进一步探究
Further exploration of background noise requirements for household
appliance noise testing in ISO and GB updated standards
陈容健：杨振宇；
CHEN Rongjian'YANG Zhenyu
丨.珠海格力电器股份有限公司广东冰海5丨9070
2.上海交通大学机械与动力工程学院上海200240
1.Gree Electric Appliances.Inc.of Zhuhai Zhuhai519070
2.School of Mechanical Engineering.Shanghai Jiao Tong University Shanghai2(K)240
摘要
iii r家电产品与其他机器声源相比，其噪声很低，因此背景噪声是影响测试精度的重要因素
之一。

在实际测试中，背景噪声不可能被完全消除，因此需要对其进行判断并处理，来获得
最终的测试结果。

国际标准IEC 6070.1及ISO 3745与国标GB 6882对背景噪声提出了不同的
要求。

在两个标准最新版中，除相对值判据外，又提出了绝对值判据法。

在对三个版本标准
解读的基础上，又对最新的相对值判据和绝对值判据的选择条件进行了分析与探宄。

关键词
噪^试;背景噪声；本底&声;准;10对值判据:绝对值判据
Abstract
The noise of home appliances is relatively lower than that of other kinds o f machines, so background noise is one of the most important factors affecting the accuracy of the test. In actual testing, background noise cannot be completely eliminated, so it needs to be measured and processed to obtain the final test result. The international standard IEC 6070.1, IOS 3745 and the Chinese standard GB 6882 for sound power measurements have requirements for background noise. In the two latest versions, in addition to the relative criterion, an absolute criterion has been proposed. Based on the interpretation of the three editions of the standard, the article analyzes and explores the selection conditions of the latest relative and absolute criteria.
Keywords
Noise test; Background noise; Environmental background noise; Electrical Noise; Test standard; Relative criterion; Absolute criterion
中图分类号:T B52
DOI: 10.19784/ki.issn1672-0172.2020.05.006
l*J I；i
最新版的IEC家电噪声测试标准IEC 60704.丨（第四
版），ISO 3745以及GB 6882-20I6,对噪声测试环境背景
噪声的要求有很大的变化。

将关系到众多测试机构此前
测试报告的有效性和消声室以及测试仪器设备标准符合
性的重新判断。

基于这一背景，本文针对背景噪声的含
义、来源以及测试、标准的比较诸方面进行了分析。

1.1背景噪声的产生与定义
我们非常关注噪声测试结果的准确性，即测量值与 实际值的偏差。

偏差来源于很多方面，家电噪声由于其数 值较小，因此其中最主要的偏竣来源于背景噪声。

在国 际4国内标准中，将除了被测声源之外所有其他声源贡 献的噪声，称为背景噪声。

背景噪声主要包含两部分，一 部分是环境中其他声源产生的噪声，比如消声室的环境 本底噪声，如图I为某消声室的环境本底噪声测量结果，J!；•111横坐标为毵个频段的中心频率，纵坐标为各频段的 本底噪声大小：另一部分是测量仪器带来的电噪声，这是 人们往往忽略的•部分。

比如对于传感器来说，其本身 的电噪声基本上决定了量程的下限，表1展示了 BK公司不 同传感器与前置放大器的组合的量程。

从背景噪声的组成可知，在实际操作中其不可能被 Vii全消除。

因此在测试中，除了要测量被测声源，还要测 墩竹景噪声，并判断背景噪声对测试到底会产生多大影 响，来确定被测声源的结果是否有效，是否需要修正。

1.2背景噪声对测试的影响
由于背景噪声对不同种类的测试影响不一样，因此 对其要求也不一样。

比如在进行某一特定频段的噪声测 试时，对于该频段上的背景噪声有可能会对测试结果造 成明显影响。

而对不在该频段的背景噪声，则完全不会 影响测试。

对于这类测试，只需关注被测频段之内的噪 声，不需要对被测频段以外的背景噪声做任何要求。

然而 在有些实验中，个论背景噪音是否处在被测声音的频段 中，都会对实验结果产生影响。

例如在声音的主观评价 中，由于人耳在听音中，即使背景噪声频段和被测声源不 同，依然可以被人耳分辨出来。

所以对背景噪声的要求不
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声压级修正值曲线
测M 值与竹说噪声的声m 级茇值（dB)
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能一概而论，要根据测试方法和测试目的来讨论。

1.3测试标准
在家电的噪声测试中，国际标准IEC 60704.1 (第•： 版，第四版将要发布）、ISO 3745《声压法测定噪声源声 功率级和声能量级消声室和半消声精密法》（与国标GB 6882等效），其对象为包括家用电器在内的机器或者设 备，因此是使用比较广泛且具有代表性的一个标准，很 多具有针对性的标准也是参考此标准制定的。

本文就针 对此标准，探究其对背景噪声的要求。

2 /请的#加
判断背景噪声的影响和修正需要使用声音的叠加原 理。

在研究噪声时，由于噪声是…种随机信号，瞬时信号 在研究噪声时没有很大意义。

-般使用时间平均声压或 者声压级来描述噪声的大小。

当一个噪声与另一个噪声 叠加时，应当使用能量叠加的方法。

即若声源1发出的噪 声的平均声压为/?,，声源2发出的噪声的平均声压为p 2， 则二者合成的噪声的平均声压p 为：
P~=P^Pi ⑴
在声音的测试中，测到的声音即为被测声源发出的 声音与同频率范围内背景噪声的叠加。

可以通过计算，得 到被测声源的噪声与叠加了背景噪声之后的总噪声之间 的差值，或者可以称为修正值，设偏差值为/，测量值为 /,，，则被测声源的真实噪声为另外如果将被测噪声 声压级的测量与背景噪声声压级的差值记为」/,，可以通 过计算得到/,/与的A /,关系，其公式如下：
A / = l 〇logn
!/
1010
V
1010 -(2)
根据式（2)制作曲线如图2所示。

修正值越少，可以 说背景噪声对测试造成的偏差越小，结果越准确。

可以 通过该曲线判断背景噪声对测量结果的影响程度。

3祕准解读
3.1第一版标准
第一版的ISO 3745发布]'1977年，随后在1986年我 国在该标准的基础上发布了第一版的GB 6882。

在丨SO 3745:1977PI 和GB 6882-86151中，标准规定了在被测声源
差值在6 dB 415 dB 之间，则需要按照给出的表格上的值 对测量结果进行修正。

将表格与图2对比，可以发现表格 中的修正值与图中给出修正值完全一致，可见该表格是
工作前后测量结果差值至少要大于等于6 dB ，另外如果取图中的整数值，简化为一个表格。

国标与国际标准在
表1 B K 公司不同传感器前置放大器组合置程表111
麦克风型号
前置放大器型号
测量频率范围丨误差
士2dB ) ，Hz
置程/dB Type 4188-C /L -001
Type 2669-C /L
8至12.5k 15.8 至 146Type 4188—A —021
Type 267120至12.5k 19至 138Type 4189-B /C /L -001Type 2669—B /C /L 6.3 至 20k 15.2 至 146Type 4189-A -021Type 2671
20 至 20k 16.5至 134Type 4189-W -003Type 2671-W -001 6.4至20k 16.5 至 134Type 4189-H -041
Type 1706
6.3至20k 16.5 至 134Type 4190-B /C /L -001Type 2669-B /C /L 3.15至20k 15 至 148Type 4191-B /C /L -001Type 2669-B /C /L 3.15至40k 21.4至162Type 4939-A -011Type 2670
4至 100k 35 至 164Type 4939-C /L -002Type 2669-C 八配合UA —0035 4 至 100k 35 至 164Type 4138—A —015Type 2670配合UA -0160
6.5至140k
52.2至 168
55
背景噪声这一部分完全一样。

这是第一次引入相对值判 据。

需要注意的是，相对值判据的关键在于找到差值，而 不是背景噪声的绝对值，因为相同大小的背景噪声对不 同大小的被测声源，影响是不一样的。

3.2第二版标准
第二版的I O S3745发布于2003年，我国也在2008年 修订了G B6882。

I O S3745:2003131和GB/T6882-2008161,将上一版相对值判据进一步细化，引入修正值的计算公 式，该公式与上文中通过理论推导出的式完全一致，该 标准对三种不同的测量情况提出了不同的处理方法。

-般来说，所有测点的所有被测频带上被测声源的测 量值与背景噪声的差值应多10 dB,如果大部分被测频带 都不满足该标准，则该测量值不能作为测试结果。

如果频 带上被测声源的测量值与背景声源的测量值在10〜20 dB 之间，则需要根据给出公式对每个频带进行修正。

如果测量目的是被测声源的声压级，那么在某一测 点上，即使少数几个被测频段的测量值与背景噪声的差 值小于10 dB,该结果在修正后依然可以作为正式测试结 果使用。

修正方法是差值大于等于10 dB的频段按照给出 公式进行修正，小于10 dB的频段则取修正值为0.5 dB。

最后在测试报告中需要对该结果进行说明，标明该结果 只体现了被测声源的声压级上限值。

如果测量目的是A计权的声功率级，而且此时有一些 被测频段上测量值与背景噪声的差值小于10 dB。

那么需 要分别进行两种计算得到声功率级，第一种是计算所有 被测频段上的声功率级，第二种是将所有差值小于10 dB 的频段去掉，再计算剩余频段上的声功率级。

最后将两 种计算得到的结果进行比较，如果差值在0.5 dB以内，则将第一种计算的结果作为测量结果，并且认为其完全符 合标准要求。

如果差值大于等于0.5 dB,可以将第一种计 算结果作为测量结果，但是标准上要注明该结果只体现 了被测声源声功率级的上限值。

在第二版标准中，对于处于判据边界上的情况增加 了比较详细的规定，但同时将测量值与背景噪声的差值 判断值从6 dB提高到了 10 dB。

3.3第三版标准
第三版的I S O3745和GB/T 6882分别发布于2012年 和2016年。

在I S O3745:2012|4丨和GB/T 6882-2016111中，不只是对背景噪声的相对值判据进行了调整，还首次引入了绝对值判据。

3.3.1相对值判据
第三版的标准对相对值判据进行了如下调整：
(1) 更改了判断值，在中心频率在250 Hz到5000 Hz 的三分之一倍频程频段内，判断值为10 dB,在其他频段判
断值为6 dB,
(2) 更改了在边界上的处理方法，在测量频段声压 级时，同样是在有频段满足上述判据，有频段不满足时，
将低于以A计权声压级最高的频段15 dB以上的所有频段
从被测频段中剔除出去。

(3) 在测量A计权声功率级时，除应用新的判断值之 外，其他处理方法没有变化。

(4) 需要注意的是，除了第一种一般的判断，其他的 判断都需要在将背景噪声修正之后进行。

而第三版标准的
背景噪声修正方法主要是针对判断值的改变做了修改。

另
外对于测得噪声与背景噪声差值，不需要做修正的最小差
值修改为15 dB。

第三版国标在相对值判据部分与国际标准完全相同。

可以看到在相对值判据方面，新版标准主要是在判
断值上进行了修改。

针对不同的三分之一倍频程频段，设
定了不同判断值。

对不同频率段进行了进一步的细化。

3.3.2绝对值判据
在第三版标准中，除了前两版中一直沿用的相对值
判据外，最大的变化就是新加入了绝对值判据。

首先需要
注意的是，与相对值判据不同，标准规定了绝对值判据只
可以在测试声功率级的时候使用。

在该判据中，首先标准给出了一个表格，该表格表
示了在不同三分之一倍频程频率段内无记权声压级的判
断值，根据该表格做成如图3。

图4为在A记权下这一系
列判断值的大小。

然后针对两种情况以这一系列判断值
做判断：
(1) 在被测频段内，即使大部分频段内的背景噪声 无法满足相对值判据10 dB和6 dB的要求，如果背景噪声
小于表格中给出的一系列判断值，依然可以认为背景噪
声符合标准要求，并且可以将被测声源的被测值作为报
告中的结果。

但是在报告中需要特别标注该结果只体现
了该声源声压级或者声能量级的上限。

(2)如果即使在标准所规定的最近距离来测试声 源的声压级，在一部分频段上，测到的声压级没有超过
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测量上限频带中心频率（Hz)
45
绝对值判据频带值（A 记权)
绝对值判据频带值（线性记权）
■■山
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
测量上限频带中心频率（Hz)
表格中的对应判断值，则可以以这一部分频段作为基础， 以其邻接的一系列频段作为被测频段，要求该系列频段 中，频率最高和最低的频段在之前测试中得到的声压级 大于表格中的对应判断值。

可以将该被测频段的声功率 级或者声能量级作为测试结果写入报告，但是需要说明 情况并且标明被测范围。

对于绝对值判据，国标与国际标准要求完全一致。

可以看到绝对值判据主要是说明在测量声功率时，背景 噪声甚至被测声源的声压级小于等于声压级时，可以将这 种情况看作符合标准要求。

绝对值的提出主要有两个现实意义：
首先，对于被测声源，如果在最近的距离测量到的 声压级还是没有达到绝对值，那么满足相对值判据的难 度较大。

图3为根据绝对值判据的判断值制作的图表。

图 4为A 记权下判断值的大小。

从图4可以看到从50 Hz 频率
段一直到12500 Hz 频率段，绝对值判据规定的A 记权声 压级都在15 dB 以下，如果被测声源对应频段的声压级在 此范围内，那么满足相对值判据的背景噪声则非常低，在 现实中比较难以达到。

其次，如果背景噪声小于或者等于标准中给出的判 断值，那么即使不满足相对值判据，测到的被测声源的 声压级上限依然是比较小的值，对于使用者不会造成明 显的困扰。

如果以不同范围将倍频程谱进行叠加，可以得 到图5、图6。

在两图中，叠加的初始频段都为中心频率为 50 Hz 的频段，两图的纵坐标为叠加的结束频段。

从两图 中可以看到不同频段的判断值叠加的总值，其中图5为线 性记权，图6为A 记权。

从图6中可以看到即使将一直叠加 到中心频率为12500 Hz 的频段，A 记权总声压级依然在 22.5分贝左右。

如果被测声源满足不了相对值判据，那么 被测声源的声压级上限则在30分贝左右，不会对人造成 较大困扰。

噪声功率测试的初衷是检测被测声源发出的 噪声对人造成困扰的程度。

随着人们生活品质的提高， 对噪声的要求也越来越高，但是要求的提高不是无止境 的。

对于产品的要求也是一样，尽管每个人对于噪声的主 观感受不同，但客观上，如果产品发出的噪声对人耳不会 造成明显困扰，那么应当说该产品符合使用标准。

4两种判椐的选抒方式
国际标准与国标中都有一条注释，说明绝对值判据
己经超过了听阀值，即绝对值判据中给出的声音大小是 可以被人耳听到的，因此该判据不适用于所有情况。

这 就引出一个问题，到底何时使用相对值判据，何时使用 绝对值判据。

关于这个问题，可以通过如下几点判断：
(1)
只有在测量声功率级或者声能量级时，才可 以使用绝对值判据，其他测量情况下只能使用相对值判 据。

这是标准中明确提出的。

(2)
相比国际标准，国标另外增加了一条注释，为我
们提供了另外一个使用条件，即：相对值判据为优先判 据，在背景噪声不满足相对值判据时才可以使用绝对值 判据|61。

对于这个注释，虽然国际标准中没有明确提及， 但是事实上隐含了相同的意思。

如前文所述，国际中说明 了当背景噪声小于等于绝对值判据中，可以忽略6 dB 和 10 dB 的要求，其含义就是在这种情况下可以忽略相对值
判据而使用绝对值判据。

在第二点中，要求被测声源的 最近距离上的声压级小于等于绝对值判据，该条件实际
|绝对值判据频带值
(线性记权）
图4
绝对值判据频带值
(A 记权）
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绝对值判据判断总值（线性记权)
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测i t 上限频带中心频率（Hz)
绝对值判据判断总值（A 记权)
测最上限频带屮心频率（Hz)
上是包含于前一条件的，因为如果被测声源的声压级小
于等于绝对值判据，背景噪声小于等于被测声源声压级， 那么背景噪声一定小于等于绝对值判据，即符合前一条 件。

因此国际标准和国标在这一条件下是一致的。

(3)要根据测试目的和测试频段来选择。

首先确定 测试频段，则关注点就可以放在测试频段内，可以忽略 其他频段。

其次根据测试目的来选择。

如果噪声测试的 目标是比较准确的测量出被测声源或者被测样机的声 功率，有可能研发人员要使用该数据与历史数据进行比 较，确定设计改进的效果，那么这时绝对值判据是不可 以使用的，因为绝对值判据只能给出声功率级的上限，误 差比较大。

反之，如果测试的目标是测量被测样机或者声 源发出的声功率是否超过某一规定值，那么这种情况下是 可以使用的。

但是前提是规定值最好明显大于判断值。

因 为如果规定值接近判断值，则无法确定准确的结果。

5总结
对最新的第三版测试标准（ISO 3745:2012和GB/T 6882-2016)给出两种不同的背景噪声评判依据，理解如下：
(1)
任何机器都会发出一定的噪声，当噪声低于一
定的程度时，对人体的骚扰及环境污染的影响可以忽略。

从此点出发，此时声压级测试变得无意义。

这是绝对判 据制定的主要依据。

(2)
当机器噪声尤其是家电噪声低于某一声压级
时，对接收者主观感觉影响最大的己经不是声压级，而是 其他噪声参数，即所谓的主观音质参数，如噪度、尖锐度 等。

此时一味追求最低声压级的测试，已经意义不大。

(3)
当然，机器或者部件发出的噪声与其内在的质
量有很大的关系。

此时，声压级的测试变得很有意义。

此 种情形下，噪声测试需要用相对判定法来判定测试环境 的合格性。

以保证低声级时测试数据的可靠性。

(4) 相对值判据在经过三个版本标准的不断修改
细化后，对于被测声源和背景噪声都比较小的情况还是
无法覆盖。

因此在第三版标准中引入了绝对值判据，实际 上还是对相对值判据覆盖不到的地方进行了补充，使得
标准适用面更广。

对于相对值判据和绝对值判据，测试人员在使用前 要首先确定测试条件以及明确本次测试的目的，然后才
能确定应当使用哪种判据，并且要注意在操作中遵守标 准的相应要求。

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