A计权的“前世今生”

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为何人们把A声级作为评价噪声的主要指标，而不是线性声级？

首先，列举A计权的例子。

第一个案例，某工程车辆，原始激振频率为35Hz，对应的A计权修正值为-37.3dB，在不改变振动幅值的情况下，如果把激振频率改为33Hz，修正值则为-38.6dB。两者对比，激振频率33Hz比35Hz，A计权后噪声值低1.3dB。

第二个案例，主泵选型，一个日系泵，一个韩系泵。日系泵为两个9柱塞的串联泵，18倍分量（约为544.5Hz）为主要分量，A计权修正值为-2.92dB；韩系泵9倍分量（约为258Hz）为主要分量，修正值则为-8.46dB，两个主泵其最大噪声幅值基本一致，但是频率相差很大导致A计权后声压差异大。

A计权来源于等响度曲线，用1000Hz的某一强度的声音为基准，用人耳试听的办法与其它频率声音进行比较，调节此声音的声压级，使它与1000Hz声音听起来响度相同，记下此频率的声压级，再用其它频率试验并记下它们与1000Hz声音响度相等的声压级，将这些数据画在坐标上，就得到一条与1000Hz声压级等响的曲线。上述例子中，韩系主泵噪声低就是利用了人耳对低频不敏感的特点。

等响曲线最先是由Fletcher 和Munson 在1933年用耳机测量受试者得到的，他们把许多受试者的结果进行平均，从而得到合理的均值，国际标准化组织 (ISO) 在此基础上形成了ISO/R226:1961，如图1中蓝线所示，并于2003年通过了更新的等响标准曲线，即ISO226:2003，这次更新选用了许多来自日本、德国、丹麦、英国和美国的不同研究，如图1红线所示。我国于2007年参照ISO226:2003，形成了《GB/T4963-2007 声学标准等响度级曲线》，但对我国人群的初步研究结果表明，我国人群的等响曲线和新颁布的ISO标准仍存在一些差异。

图1 等响度曲线

为了使测量噪声的仪器读数符合人耳的听觉特性，需要对声学测量仪器接收的声音按不同的方法滤波，使声压级修正为相对应的等响曲线。A、B、C计权分别近似模拟40方 (phone)、70方和100方三条等响曲线，D计权专用于飞机噪声的测量。A、B、C计权的频率响应曲线（计权曲线）已由国际电工委员会 (IEC) 定为标准，目前B和D计权已不再使用，GB3785.1-2010/IEC61672-1:2002只规定了A、C及Z（不计权）频率计权相对响应及允许误差，计权网络曲线如图2所示，频率计权特性如表1所示。

图2 计权网络曲线

表1频率计权特性

利用LMS数据采集系统，验证了计权特性，图3是线性频率特性，图4是A计权后的频率特性，例如，20Hz时计权前为65.68dB，计权后为15.18dB，对应A计权修正值-50.5dB；再比如50Hz时计权前为68.7dB，计权后为38.5dB，对应A计权修正值-30.2dB。

线性频率特性叠加公式为

A计权频率特性叠加公式则为

图3 线性频率特性

图4  A计权后频率特性

表1只是列出了部分频率下的修正值，研究者将图2曲线通过最小二乘法进行数据拟合，获得拟合方程为：

式中，x=log10(f) 为取对数后的频率。

A声级测得的结果与人耳对声音的响度感觉相近，因此人们把A声级作为评价噪声的主要指标。但是A计权声压级不涉及频谱特性的评价，因此其评价结果不能完全代表人的主观感受。

来源：谈振说音微信公众号（ID：gh_d2be360b4cbd），作者：苏俊收。