ISO 5114-12024 声学声发射测量不确定度的测定第1部分声压测量确定的声功率级标准立项发展报告

声学声发射测量不确定度的测定第1部分：声压测量确定的声功率级标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Acoustics—DeterminationofUncertaintiesAssociatedwithSoundEmissionMeasures—Part1:SoundPowerLevelsDeterminedfromSoundPressureMeasurements摘要随着全球工业技术的快速发展与环境保护要求的日益严格，噪声测量与评估已成为产品质量控制、职业健康防护和环境保护领域的关键技术环节。声功率级作为衡量声源声发射特性的核心参量，其测量结果的准确性与可靠性直接关系到设备认证、噪声排放评估及低噪设计的成效。然而，长期以来，声功率级测量结果的不确定度评定缺乏统一的国际技术规范，导致不同实验室、不同测量方法所得结果之间缺乏可比性，严重制约了声学计量体系的完善与国际贸易中的技术互认。为系统解决上述问题，国际标准化组织（ISO）发布了ISO5114-1:2024《声学声发射测量不确定度的测定第1部分：声压测量确定的声功率级》。该标准基于测量不确定度表示指南（GUM）框架，针对采用声压法测定声功率级的各类测量方法，确立了不确定度来源识别、量化评定、合成与报告的系统性技术规范，填补了该领域国际标准的空白。本报告全面阐述该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及应用价值，并重点介绍了主要起草单位中国计量科学研究院在该标准研制过程中所发挥的关键作用。该标准的发布标志着声学计量领域不确定度评定工作迈入规范化、国际化的新阶段，对推动全球声学测试技术的互认与融合具有深远意义。关键词：声功率级；测量不确定度；声发射；声压测量；国际标准；计量学Keywords:SoundPowerLevel;MeasurementUncertainty;SoundEmission;SoundPressureMeasurement;InternationalStandard;Metrology1引言1.1立项背景噪声污染已被世界卫生组织列为现代人类社会面临的重大环境健康风险之一。在工业领域，机械设备、家用电器、交通运输工具等各类产品的声发射特性不仅是衡量其质量性能的重要指标，同时也是各国实施产品市场准入和环境噪声监管的核心依据。自20世纪后期以来，国际标准化组织陆续发布了系列声功率级测定的基础标准，包括ISO3740系列（声压法测定声功率级）和ISO9614系列（声强法测定声功率级），构建了较为完整的声功率级测量方法体系。然而，随着声学计量技术的深入发展和国际互认需求的不断增长，一个关键技术缺口日益凸显：各类声功率级测量标准虽然规定了具体的测量程序与条件要求，但对于测量结果不确定度的系统评定方法却缺乏统一规范。测量不确定度是表征测量结果分散性、评价测量质量的核心指标，其评定是否科学、规范，直接影响测量结果的可比性与可信度。在此背景下，国际法制计量组织和各区域计量组织在声学量值的国际比对中频繁遭遇由于不确定度评定方法不一致而导致的等效性判定困难。同时，欧盟机械指令、国际电工委员会产品噪声测试规范等对声功率级测量不确定度的报告也提出了日益明确的要求。制定统一的声发射测量不确定度评定国际标准已成为声学计量领域亟待解决的基础性技术课题。1.2目的与意义2标准编制概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO5114-1:2024||标准名称|声学声发射测量不确定度的测定第1部分：声压测量确定的声功率级||英文名称|Acoustics—Determinationofuncertaintiesassociatedwithsoundemissionmeasures—Part1:Soundpowerlevelsdeterminedfromsoundpressuremeasurements||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||分类号|声学测量和噪声抑制综合||发布日期|2024年6月12日||发布年份|2024年||国别|国际组织||语言|英语||版本说明|电子版加密PDF格式，约1分钟可下载，有水印，需安装FileOpen插件，电脑需联网，限制累计3台电脑共打印5次||售价|1286.0元|2.2制定过程概述ISO5114-1:2024由ISO/TC43（声学技术委员会）下属的SC1（噪声分技术委员会）负责制定。该标准的研制工作凝聚了来自全球声学计量领域顶尖专家的智慧与经验。在标准制定过程中，工作组系统梳理了ISO3740系列标准中各种声压法测量声功率级方法的不确定度信息来源，包括测量仪器系统误差、传声器位置布置、声学环境条件、样品安装方式、运行状态变化等多个方面，并结合大量实验数据开展了不确定度分量的量化验证与交叉比对。3标准核心技术内容3.1标准适用范围与定位ISO5114-1:2024适用于依据ISO3740系列标准中各类基于声压测量的方法测定声源声功率级时的不确定度评定。该标准与ISO3741（混响室精密法）、ISO3743（混响场中小型可移动声源专用法）、ISO3744（工程法）、ISO3745（消声室和半消声室精密法）、ISO3746（survey法）等标准形成了紧密的配套关系，为其提供了统一的不确定度评定框架。同时，该标准也适用于ISO3747（现场比较法）等其他基于声压测量的声功率级测定方法。从计量学角度看，该标准属于C系列基础性技术规范，它并不改变各声功率级测定方法标准所规定的测量程序与技术要求，而是为这些方法的测量结果附加不确定度信息提供了标准的评定路径。这使得不同方法、不同实验室之间所给出的声功率级测量结果具备了统一的计量可比性基础。3.2不确定度评定框架标准构建了完整的不确定度评定框架，其技术路线遵循GUM的经典方法，同时结合声学测量的特点进行了针对性的细化与拓展。该框架涵盖以下核心环节：不确定度来源的系统识别。标准将所有可能影响声功率级测量结果的不确定度来源进行系统分类，主要包括：测量仪器的校准不确定度及频率响应不确定度、传声器位置布置引起的空间采样不确定度、声学环境（背景噪声、反射条件等）的影响、被测声源安装与运行条件的差异、测量链路的线性与稳定性、气象条件（温度、气压、湿度）的影响以及被测声源自身的稳定性等。标准对每类不确定度来源给出了定量或半定量的评定指引。不确定度分量的量化方法。针对不同类别的测量方法（精密法、工程法、简易法等），标准分别给出了不确定度分量的典型量值范围、A类评定和B类评定的适用场景，以及基于重复性条件和复现性条件的实验评定方法。为提高评定结果的可靠性，标准鼓励通过实验室间比对和联合实验获取不确定度的先验信息。合成不确定度与扩展不确定度。标准规定了各类不确定度分量的合成路径，阐明了各分量之间相关性的处理原则，并规定了扩展不确定度的包含因子选择方法。在频率计权声功率级的评定中，还考虑了各频带不确定度对总量不确定度的传递关系。3.3报告与表达要求标准对声功率级测量不确定度的报告格式提出了明确要求，要求测量报告中应清晰说明不确定度评定的依据、各主要分量的量值及合成方法，并规范了不确定度的有效位数修约方法。对于符合性判定（如噪声限值合规性评估），标准也给出了考虑不确定度影响的判定准则。4主要起草单位介绍4.1中国计量科学研究院中国计量科学研究院（NationalInstituteofMetrology,NIM）是ISO5114-1:2024研制工作的核心参与单位之一，在标准制定过程中发挥了不可替代的引领作用。该院成立于1955年，是国家市场监督管理总局直属的国家级法定计量技术机构，是国家量值传递体系的源头和最高计量科学研究中心。在声学计量领域，中国计量科学研究院拥有国家声学基准实验室，建立了涵盖空气声压、超声、水声、振动等领域的完整国家计量基准与标准体系。其中，自由场互易法校准系统、耦合腔互易法校准系统以及声功率标准装置均达到国际先进水平。作为国际计量委员会（CIPM）声学、超声与振动咨询委员会（CCAUV）的核心成员，该院长期深度参与国际声学计量比对活动，其测量校准能力获得国际互认。在ISO5114-1:2024的研制过程中，中国计量科学研究院联合国内高校和科研机构，组织开展了大量实验研究工作——依托国家科技支撑计划项目，系统开展了基于声压法和声强法的声功率测量不确定度实验研究，积累了丰富的实验数据与工程经验。该院专家在标准工作组中提出了多项具有重要影响的技术建议，特别是在传声器阵列布置引起的不确定度分析、混响场条件下不确定度评定方法以及低频段声功率测量不确定度特征等方面的研究成果，直接被标准采纳。此外，该院还牵头完成了该标准在中国境内的试验验证工作，为标准的技术可靠性提供了重要的实证支撑，并积极推动了中国国内相关标准与之协调衔接。中国计量科学研究院在该标准中的深度参与，不仅体现了中国在声学计量领域的国际科技影响力，也是中国实质性参与声学领域国际标准制定的重要里程碑。5标准应用价值与展望5.1应用价值分析ISO5114-1:2024的发布实施具有多层面的重要价值。在实验室层面，该标准为声学检测实验室建立和优化测量不确定度评定程序提供了统一的技术规范，有助于实验室提升质量管理水平并顺利通过ISO/IEC17025认可。在工业层面，该标准为产品噪声声明与验证提供了可信的计量基础，使制造商能够以规范的方式报告产品声功率级及其不确定度，为产品研发中的低噪优化设计、质量控制中的噪声一致性监测以及市场准入中的噪声合规性判定提供了技术依据。在监管层面，该标准为各国实施噪声排放法规和产品市场准入制度提供了统一的计量技术支撑，特别是对于贯彻实施欧盟噪声排放指令、国际电工委员会产品噪声测试标准等具有重要意义。在国际计量层面，该标准为声学量值的国际比对和校准测量能力（CMC）的申报与互认提供了统一的不确定度评定依据，有力推动了全球声学计量体系的等效一致。5.2未来发展趋势ISO5114-1:2024是ISO5114系列标准的第一部分，未来该系列还计划涵盖基于声强测量的声功率级测定不确定度评定等其他内容。随着声阵列技术和数值声学方法的快速发展，声功率测量技术正在经历深刻变革，相应的不确定度评定方法也需不断完善和更新。在数字化与智能化浪潮的推动下，基于机器学习的数据驱动不确定度评定方法有望成为未来的研究热点，数字孪生技术在声学测量中的应用也将为不确定度的动态评定开辟新途径。建议国内相关标准化技术机构加快ISO5114-1:2024的转化工作，适时制定对应的国家标准，同时加强该标准在检验检测、认证认可和计量技术机构的宣贯培训与推广应用，促进我国声学测试技术能力与计量管理水平的整体提升。6结论ISO5114-1:2024《声学声发射测量不确定度的测定第1部分：声压测量确定的声功率级》是国际声学计量标准化领域一项具有里程碑意义的重要成果。该标准首次为基于声压测量的声功率级测定提供了系统、统一、与国际计量规范协调一致的不确定度评定方法，填补了该技术领域的国际标准空白，有力回应了全球声学计量互认和噪声控制实践对测量结果计量品质的迫切需求。该标准的发布凝聚了国际标准化组织声学技术委员会各成员国的集体智慧，中国计量科学研究院等中国单位在其中发挥了重要作用，体现了中国参与国际声学标准化事务的能力与担当。展望未来，随着ISO5114系列标准的持续完善和在全球范围的推广应用，声功率级测量的不确定度评定将实现更高水平的规范化和国际等效一致，为全球噪声污染治理、产品声学质量提升和声学计量体系的融合发展提供更加坚实的技术支撑。参考文献[1]ISO5114-1:2024,Acoustics—Determinationofuncertaintiesassociatedwithsoundemissionmeasures—Part1:Soundpowerlevelsdeterminedfromsoundpressuremeasurements[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO/IECGuide98-3:2008,Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement(GUM:1995)[S].Geneva:ISO,2008.[3]ISO3740:2019,Acoustics—Determinationofsound