1、引言

最新版的IEC家电噪声测试标准IEC 60704.1（第四版），ISO 3745以及GB 6882-2016，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差来源于背景噪声。在国际与国内标准中，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1为某消声室的环境本底噪声测量结果，其中横坐标为各个频段的中心频率，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一部分。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完全消除。因此在测试中，除了要测量被测声源，还要测量背景噪声，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，不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（第三版，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GB6882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、声音的叠加原理

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，由于噪声是一种随机信号，瞬时信号在研究噪声时没有很大意义。一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p1，声源2发出的噪声的平均声压为p2，则二者合成的噪声的平均声压p为：

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lp',测量值为lp，则被测声源的真实噪声为lp-lp'。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Δlp,可以通过计算得到lp'与的Δlp关系，其公式如下：

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、标准解读

3.1 第一版标准

第一版的ISO 3745发布于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ISO3745:1977[2]和GB 6882-86[5]中，标准规定了在被测声源工作前后测量结果差值至少要大于等于6dB，另外如果差值在6dB与15dB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，可见该表格是取图中的整数值，简化为一个表格。国标与国际标准在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IOS 3745发布于2003年，我国也在2008年修订了GB 6882。IOS 3745:2003[3]和GB/T 6882-2008[6]，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。

一般来说，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≥10dB，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10～20dB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10dB，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10dB的频段按照给出公式进行修正，小于10dB的频段则取修正值为0.5dB。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10dB。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10dB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0.5dB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0.5dB，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6dB提高到了10dB。

3.3 第三版标准

第三版的ISO 3745和GB/T 6882分别发布于2012年和2016年。在ISO 3745:2012[4]和GB/T 6882-2016[7]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250Hz到5000Hz的三分之一倍频程频段内，判断值为10dB，在其他频段判断值为6dB。

（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15dB。

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10dB和6dB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50Hz频率段一直到12500Hz频率段，绝对值判据规定的A记权声压级都在15dB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50Hz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12500Hz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、两种判据的选择方式

国际标准与国标中都有一条注释，说明绝对值判据已经超过了听阀值，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[6]。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6dB和10dB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已经不是声压级，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。

本文作者

珠海格力电器股份有限公司 陈容健

上海交通大学机械与动力工程学院 杨振宇

参考文献

[1] Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.Product data of TEDS Microphones[EB/OL]. (2020-11)[2025-05-13]. https://www.bksv.com.

[2] International Organization for Standardization. Acoustics— Determination of sound power levels of noise sources —Precision methods for anechoic and semi-anechoic rooms：ISO3745:1977[S]. Switzerland, 1977.

[3] International Organization for Standardization. Acoustics— Determination of sound power levels of noise sources usingsound pressure — Precision methods for anechoic and hemianechoicrooms:ISO 3745:2003[S]. Switzerland, 2003.

[4] International Organization for Standardization. Acoustics— Determination of sound power levels and sound energylevels of noise sources using sound pressure — Precisionmethods for anechoic rooms and hemi-anechoic rooms：ISO3745:2012[S]. Switzerland, 2012.

[5] 全国声学标准化技术委员会. 声学 噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密法：GB 6882-86[S]. 北京：中国标准出版社, 1987.

[6] 全国声学标准化技术委员会. 声学 声压法测定噪声源声功率级消声室和半消声室精密法：GB/T 6882-2008 [S]. 北京：中国标准出版社, 2008.

[7] 全国声学标准化技术委员会. 声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 消声室和半消声室精密法：GB/T 6882—2016[S]. 北京：中国标准出版社, 2016.

来源：《家电科技》2020年第五期