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噪聲的評價量：RC Mark II 和 LNC

文章出處：技術資訊網責任編輯admin 閱讀量：發表時間：2021-06-30 17:07

喜歡攝影的人都知道，佳能EOS 5D是數字單反相機中創造性的作品，而佳能EOS 5D Mark II（諧音：無敵兔）則是其的進一步改良，并進而成為標志性產品。在噪聲評價量中也有一個相當分量的Mark II，這就是RC曲線基礎上發展起來的 RC Mark II參量[1]。RC Mark II評價量是ASHRAE (American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers美國采暖、制冷與空調工程師學會 ) 手冊中現行規定的評價曲線，在1997年研究制定。和RC曲線相比， RC Mark II曲線的主要改變有以下幾點：
在低頻16~31.5Hz頻段的曲線由斜線調整為平直線（如圖1）；
增加了能量平均頻譜偏離因子；
增加了QAI (Quality Assessment Index 品質評價指數 )。
下面對這3點改變分別進行介紹。
1. 低頻段曲線調整
圖1中給出了RC Mark II曲線和RC曲線的對比，兩者的差異在16~31.5Hz的低頻段，其中RC曲線的允許聲級仍然按照整個頻段的增長趨勢增加，而RC Mark II在16~31.5Hz調整為平直線，要求聲壓級不再隨頻率的降低而增加。這反應了RC Mark II對低頻31.5Hz以下的噪聲限制更加嚴格。

圖1 RC Mark II和RC曲線在低頻部分的差異

2. 能量平均頻譜偏離值
在RC Mark II中將所評價的噪聲頻段分成低頻 (LF)、中頻 (MF)、高頻 (HF) 三個頻段，這三個頻段所定義的1/1倍頻程頻率范圍，以及相應的噪聲主觀聽覺感知特征如下：

針對需要評價的噪聲，分別計算在三個頻段內的噪聲級與RC評價曲線（即中頻聲壓級均值LMF=(L500+L1k+L2k)/3）偏離值的能量平均值：

3. 品質評價指數QAI
品質評價指數QAI定義為低頻 (LF)、中頻 (MF)、高頻 (HF) 三個頻段計算的能量平均偏離值中的最大值與最小值的差值。例如，某噪聲計算得到的能量平均頻譜偏離值分別為ΔLF=7.2dB；ΔMF=0.5 dB；ΔHF=1.6 dB，則QAI=7.2-0.5=6.7 dB。
在進行QAI評價時，當QAI<5db時，則該噪聲的特征定義為中性 (n)；當QAI>5dB時，用最大的能量偏離頻段LF、MF、HF 來標注噪聲的特征；在5<QAI<10db時，噪聲頻譜的可接受程度為勉強能接受，當QAI>10dB時，該頻譜的噪聲將不能被接受。如果噪聲在低頻段進入區域A或者B時，還分別用LFVA 和LFVB 來標注該噪聲。
RC Mark II 曲線的評價示例
由于RC Mark II參量的評價過程比較復雜，我們通過一個示例來介紹它的評價過程，示例評價噪聲的頻譜如圖2中所示。

圖2 RC Mark II的評價

該示例噪聲的RC Mark II 評價過程在下表中表示：

第3行：列出評價噪聲的倍頻程頻譜值；
第4行：計算中頻聲壓級均值作為RC曲線的中心值，即計算500、1000、2000Hz這3個倍頻程的聲壓級平均值LMF=(L500+L1k+L2k)/3。如表中紅框內所示，示例噪聲的計算結果為46dB，由此得出該噪聲的RC曲線值為46dB；
第5行：給出對應RC曲線46dB的各倍頻程頻譜值；
第7行：計算所評價噪聲對應頻段噪聲值與RC曲線值的差值；
第8行：計算低頻 (LF)、中頻 (MF)、高頻 (HF)三個頻段的能量平均偏離值；
第9行：計算LF，MF，HF三個頻段能量平均偏離值的最大差值作為QAI指數。示例中計算得到的QAI=4<5dB，因此，該噪聲用中性 (N) 來標注。
完成以上步驟后，我們就獲得了該噪聲的RC值和QAI指數，接下來需要再判斷該噪聲頻譜在區域A和區域B內的表現，就是比較在16Hz，31.5Hz以上63Hz這3個頻帶內噪聲值進入哪個區域。表中的11~19行給出了這一判斷過程，另外也可以直接從圖2中看出，該噪聲在低頻段已經進入區域A，因此評價量中要用LFVA 來標注該噪聲。
最終，我們用RC 46 (N, LFVA) 來完整標注該噪聲。表中的右下角紅色框內給出了示例噪聲RC Mark II評價的過程總結。
室內噪聲評價曲線 LNC
由于A計權聲級（表示為：dB(A)）比較直接明了，且設計控制相對簡單，因此通常的室內噪聲控制、對應的消聲系統設計采用A計權聲級作為控制指標。為了在噪聲控制中獲得更好的效果，NR 和NC 等對噪聲頻譜進行控制的曲線被提出。為了進一步提升對低頻噪聲的控制，獲得室內噪聲的更高的滿意度，ASHARE 規定了在暖通空調噪聲設計中采用RC Mark II 評價曲線，這是當前國際上最嚴格的噪聲控制曲線。
從RC曲線到RC Mark II 曲線的發展歷程，我們可以發現，人們逐步認識到了室內噪聲在低頻段的有效降低對改善室內聲環境和主觀感受有著很大的幫助。但受制于當時的技術瓶頸，在制定RC Mark II 標準時，對低頻噪聲進一步提出更高要求也不現實。
而今隨著CPA 和BCA 等獨特低頻吸聲結構技術的成熟，將其應用于室內聲場和通風消聲系統的設計中，使得在63Hz以下的頻段，室內噪聲控制曲線比RC Mark II評價線規定值再降低5dB，進一步改善室內聲環境的舒適性。

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