参考声级校准法，研究初探说明
目前，国内的自动校准噪声测量系统多数采取电子校准的方式，简称“电校”。这种校准方式是在测量仪器内部设计一振荡器，产生１０００Ｈｚ正弦信号作为校准信号，该信号对于Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ计权以及“线性”得到相同的校准值，其特点是校准信号的幅度比较稳定，非线性失真小，频率误差也小。虽然这种校准方式对噪声测量仪器的放大器、计权网络以及检波电路等有较好的校准作用，但忽略了由“声”到“电”换能这一环节，没考虑对传声器性能的检查。传声器在噪声测量中起着举足轻重的作用，它的稳定性如何，频率响应是否平直，失真度、动态范围如何，都关系到测量结果是否准确。
“参考声级校准法”研究初探说明
２“参考声级校准法”
本研究提出“参考声级校准法”的概念，它是将声级校准器倒置于声级计传声器的上方，两者保持一定且固定的距离，。当声级校准器发声时，传声器便接收到１０００Ｈｚ正弦波声音信号，以该声音信号作为参考校准声音，免去了为实现传统的声校准而必须将声级计插入声级校准器内，从而免去了复杂的机电侍服机构。
说其是“参考声级校准法”，是因为这种校准声音的声级低于标准声级校准器的标称值，是参考值，该值随着声级校准器与传声器的距离不同而不同。与传统上用声级校准器来校准声级计相比，“参考声级校准法”有一定的精度误差问题；但对于环境噪声的测量而言，该误差是可以控制在一定范围内的。假设声级校准器发出的声音是稳定的，并且周围的环境满足测量的要求，如风速小于５ｍＰｓ、无雨等，在这种情况下，只要背景噪声小到对声级校准器发出的声音没有影响或影响忽略不计，那么“参考声级校准”就可以进行了。
３方法实现
由于测量系统受到外界各种因素如温度、湿度、气压等的影响，其主要测量部件尤其是传声器、放大器、检波器等电子线路部分产生灵敏度变化或温度漂移等现象，造成测量结果的误差，因此需要适时对测量系统进行校准。“参考声级校准法”的关键是测出准确的参考
校准声级，而测量得到的校准声级受背景噪声、风速、雨量等因素的影响较大。当背景噪声过高或是下雨时，由于背景噪声的叠加影响，测得的校准声级是不准确的。根据理论分析得出，如果背景噪声对测量结果的影响小于０１１ｄＢ，背景噪声的大小必须低于校准声音１５ｄＢ以下。在较低的背景噪声情况下，并且没有风和雨等外界自然因素的影响，测量得到的校准曲线非常平直，因此，有效的校准过程应具有足够长的时间跨度和足够小的标准偏差。这里强调一下风速对参考声级校准的影响。测量系统在校准时，户外单元中的声级校准器发出垂直向下的声波，当风速较大时，声波的方向发生畸变，测量得到的校准声音变小，因而造成校准修正量偏大。当风速大于５米Ｐ秒时，风已经严重影响到测量的准确。考虑到校准时对测量精度的要求较高，测量时的风速应控制在更小、更合理的数值范围，这样既能保证测量精度的要求，又能保证每天至少有一次校准。
根据上述分析编写的数字校准的计算机程序流程如下：
（１）判断是人工校准还是自动校准，自动寻找校准过程；（２）判定校准测量前１０分钟声级数值的标准偏差和统计声级是否符合要求，当偏差过小或统计声级偏大时，说明背景噪声过高或不符合校准要求，系统不予校准；
（３）判定校准过程的声级数值是否符合要求，标准偏差和有效时间不满足要求时，说明干扰过大，系统不予校准；
（４）判定校准时段风速是否符合要求，当风速过要求时系统不予校准；
（５）判定校准过程是否下雨，如是则系统不予校准；
（６）判定温度是否符合要求，当温度过规定范围时则系统不予校准；
（７）判定校准量是否过大，当校准量过设定值时则系统不予校准；
可见，以上（２）～（７）条均满足要求时，系统方能进行数字校准，因此该六条是确保“参考声级校准法”能够较为地校准的关键所在。
４应用研究
下面介绍一下“参考声级校准法”在厦门市的应用情况。
将声级校准器和传声器按照要求安装在不锈钢材质制作的户外传声单元中，研制远程声级自动校准器（已获实用技术），并结合先前研制ＮＭ２０００全天候环境噪声自动监测系统，本文集成了ＮＭ２００６远程声校准环境噪声自动监测系统，简称ＮＭ２００６噪声系统，该噪声系统可同步测量噪声、风速、雨量、温度等参数。厦门市莲前西路环境噪声自动监测站点的ＮＭ２００６噪声系统，自２００６年６月２４日投入试运行以来，经过一段时间的软、硬件调试，尤其是校准部分的软件调试，系统运行趋于稳定，基本能在嘈杂的声环境状态下保证每天有一次以上的校准记录，以下所有的分析数据均取自该站点。
ＮＭ２００６噪声系统的自动校准的过程是这样的，首先用标准声级校准器对声级计进行传统的电位器校准，然后将传声杆（传声器及前置放大器）安装在户外传声单元内，再将户外传声单元安装在站点的托杆上。开始测量，在系统次自动校准时读下参考声级数值，将该数值填写到系统软件的“参考校准值”一栏内，再设定“允许偏差值”，比如“允许偏差值”设定为±１１０ｄＢ（视情况而定），整个准备工作即告完成。接下来，噪声自动监测系统会每个小时对系统的声级计自动进行一次校准，追踪“参考校准值”，修改“修正值”。如果校准修正值偏大则意味着不是系统的声级校准器有问题，就是声级计出了毛病，此时应将声级校准器和声级计送到相关部门维修、。由于白天和夜间存在一定的温差，夜间测量的校准声级，在白天测量时发现存在一些偏移。
譬如，在没有校准修正的前提下，厦门市莲前噪声自动监测点于２００６年１１月１７日凌晨１时测量的校准声级为８３１１ｄＢ，而在当日下午１３时测量的校准声级则变为８２１１ｄＢ，两者相差１１０ｄＢ。白天的校准测量值略低于夜间的测量值，该规律具有普遍性。夜间的气温低，噪声测量仪（传声器）的灵敏度变高，噪声的测量值偏高，而白天正相反。气温对噪声测量系统的影响较大，该论点可以从厦门市莲前噪声自动监测点声校准年数值修正量的变化特点得到证实，见图３所示。图３中可见，一年当中，噪声测量仪器的灵敏度随着气温的变化呈规律性变化，夏季气温高，仪器的灵敏度变低，需要的修正量大，冬季则反之，校准修正量变化多达６ｄＢ之多。根据厦门市莲前噪声自动监测点２００６年１１月自动校准情况分析发现，该站点的校准初始修正值设定为－２１７ｄＢ；运行期间校准修正值变化范围在－３１８ｄＢ到－２１３ｄＢ之间，与校准初始修正值相差大值为１１１ｄＢ。
为了进一步考核ＮＭ２００６噪声系统的运行情况，２００６年１１月７日请福建省环境监测中心站对厦门市莲前噪声自动监测点ＮＭ２００６噪声系统做了一次比对测试，与比对仪器（ＨＳ６２８８Ｅ）相比，大差值为０１８ｄＢ，小差值０１５ｄＢ，说明该站点的ＮＭ２００６噪声系统虽历经半年的户外运行，由于采用“参考声级校准法”对系统进行实时校准，该系统依然控制在较为准确的范围之内，亦说明了“参考声级校准法”是可行的。
“参考声级校准法”研究初探说明
５结论
本研究提出“参考声级校准法”概念，并利用数字校准的方式实现了自动声级校准。经初步研究得出以下结论：
（１）自动声级校准是必要的。
（２）“参考声级校准法”是可行的。
（３）如果条件允许，应实现每个小时的自动校准。在一类、二类功能区由于环境噪声比较小，用“参考声级校准法”进行声校准比较容易实现，测量亦更为准确。
（４）用“参考声级校准法”进行声校准的数值修正量，月变化量不大，在１１５ｄＢ以内；年变化量在６ｄＢ以内。
