ISO 10140-42021 声学建筑构件隔声的实验室测量第4部分测量程序和要求标准立项发展报告

声学建筑构件隔声的实验室测量第4部分：测量程序和要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Acoustics—LaboratoryMeasurementofSoundInsulationofBuildingElements—Part4:MeasurementProceduresandRequirements摘要关键词：建筑声学；隔声测量；ISO10140-4；实验室测量；测量程序；建筑构件；标准化Keywords:Buildingacoustics;Soundinsulationmeasurement;ISO10140-4;Laboratorymeasurement;Measurementprocedures;Buildingelements;Standardization一、引言随着城市化进程的持续推进和人们对居住品质要求的不断提升，建筑隔声性能已成为衡量建筑质量的重要技术指标之一。在世界卫生组织（WHO）发布的《欧洲夜间噪音指南》（NightNoiseGuidelinesforEurope）中，长期夜间噪音暴露被明确认定为影响人体健康的环境风险因素，由此推动了各国对建筑隔声性能法规要求的不断加严。无论是住宅建筑的分户墙与楼板隔声，还是公共建筑中会议室、剧场、音乐厅等特殊功能空间的声学设计，都依赖于准确、可重复的实验室隔声测量数据。在此背景下，ISO10140系列标准作为建筑构件隔声实验室测量的国际通用技术规范，其重要性与日俱增。ISO10140-4:2021是该系列标准的第4部分，专门规定隔声测量中的测量程序和要求，是该系列标准从"怎么测"到"测得准"的关键技术环节。该标准的修订与发布体现了国际建筑声学界对测量程序规范化、测量结果可比性和实验室间一致性的持续关注与技术进步。本报告旨在全面梳理ISO10140-4:2021的技术内容、发展脉络和应用价值，为相关领域的标准化工作者、检测技术人员和科研人员提供系统性的参考。二、标准立项背景2.1技术发展需求建筑构件隔声实验室测量技术经历了数十年的发展演变。早期的隔声测量方法在不同国家之间存在较大差异，导致同一构件在不同实验室的测量结果缺乏可比性。随着声学测量仪器精度的提高、数字信号处理技术的普及以及国际间技术交流的加深，统一测量程序的呼声日益强烈。ISO140系列标准（建筑构件隔声测量）自上世纪六十年代起逐步建立，为国际间的隔声测量提供了共同的技术语言。然而，随着建筑新技术、新材料、新构造的不断涌现，ISO140系列标准在适用范围、测量效率和精度要求等方面逐渐显现出局限性。2.2ISO10140系列标准的形成2006年，国际标准化组织在ISO140系列标准的基础上启动了大范围的修订工作，将原有标准体系重组为ISO10140系列标准。该系列包含以下部分：-ISO10140-1：建筑构件隔声的实验室测量——第1部分：特定产品的应用规则；-ISO10140-2：建筑构件隔声的实验室测量——第2部分：空气声隔声测量；-ISO10140-3：建筑构件隔声的实验室测量——第3部分：撞击声隔声测量；-ISO10140-4：建筑构件隔声的实验室测量——第4部分：测量程序和要求；-ISO10140-5：建筑构件隔声的实验室测量——第5部分：试验装置和要求。其中，ISO10140-4作为通用性最强的部分，规定了所有类型建筑构件隔声测量中共同的程序性要求和技术条件，为其他各部分的实施提供了基础性支撑。2.32021年修订的动因ISO10140-4:2021是对2010年首版的系统性修订。修订的主要原因包括：1.技术更新需求：声学测量仪器和信号处理技术在过去十年间取得了长足进步，标准的测量程序需与之相适应；2.术语和引用标准更新：ISO717-1（隔声量的单值评价）等配套标准进行了修订，需要本标准的引用内容同步更新；3.使用反馈的整合：来自各成员国实验室的应用经验反馈表明，部分技术细节需要进一步明确和细化；4.国际协调需求：与欧盟建筑产品法规（CPR）框架下的协调标准体系保持最新的一致性。三、标准核心技术内容3.1标准适用范围ISO10140-4:2021规定了建筑构件（如墙、楼板、门窗、幕墙等）在实验室条件下进行空气声隔声和撞击声隔声测量的通用测量程序和要求。标准适用于以下测量场景：-确定建筑构件的隔声性能特征值；-验证建筑构件是否符合特定的隔声性能要求；-比较不同构件或不同构造方案的隔声性能；-为建筑声学设计提供基础数据。标准涵盖了测量频率范围的规定（通常为100Hz至5000Hz，在扩展条件下可延伸至50Hz），以及测量所需的环境条件和试验装置要求。3.2测量程序的核心要求3.2.1声源与声场条件标准对测量用声源提出了明确要求，包括声源稳定性（频率漂移不超过±2%）、声功率输出能力以及扬声器的指向性特征。对于扩散声场条件，标准规定了混响室中声场的空间和时间均匀性要求，包括：-声源位置的数量（最少2个，不同位置间的声功率输出差异应加以考虑）；-传声器位置的数量与分布（至少5个固定位置或等效的空间采样方法）；-每个测量位置的最小采样时间。3.2.2频带测量标准明确要求采用1/3倍频程滤波器进行测量，并对滤波器的性能提出了符合IEC61260标准的要求。对于扩展频率范围的测量，标准给出了低频段（50Hz至100Hz）测量的特殊要求，包括更大的空间采样需求和更长的平均时间。在各频带的测量中，标准还规定了信噪比的最低要求——信号与背景噪声的差值应不小于10dB——以确保测量结果的可靠性。3.2.3隔声量的计算与表达测量获得的声压级数据需经过标准规定的计算程序转换为隔声量。标准对计算过程中的修正项（如背景噪声修正、温度气压修正等）进行了规定，明确了隔声量计算中的修约规则（空气声隔声量修约至0.1dB）和有效数字保留方式。测量结果的最终表达需包括单个频带的隔声量数值和按ISO717-1计算的单值评价量。3.2.4测量不确定度相较于前一版本，2021版标准更加明确地引入了测量不确定度的概念。标准指出，隔声测量结果应结合测量不确定度进行解读，并引用了ISO/IEC指南98-3（测量不确定度表示指南，GUM）的方法论。这要求实验室在报告测量结果时考虑不确定度来源，包括声场不均匀性、仪器校准偏差、试样安装条件差异、环境条件变化以及有限测量样本带来的统计不确定度等。这一变化对检测实验室的质量管理体系提出了更高要求，也对测量结果的使用者（如设计师、监管机构）正确理解隔声数据的可信区间具有重要指导意义。3.3试验条件与装置要求ISO10140-4:2021对试验室条件提出了明确要求：3.3.1环境条件试件两侧的声学测试室（混响室）的容积应满足不小于30m³的基本要求，并应尽量扩大以获得低频段更好的扩散声场条件；环境温度和相对湿度应在测量期间保持稳定。标准要求在测量期间记录温度和相对湿度，因为温湿度对空气声吸收、材料弹性模量等均有影响。3.3.2试件安装条件试件的安装条件直接影响测量结果，标准对安装框架、密封方式、边界条件等均提出了具体的技术要求。试件安装应能代表该构件在实际建筑中的典型安装方式。对于不同构件类型（如门窗、幕墙、小型构件等），安装条件需参照ISO10140-1的要求执行，以避免因安装方式不当导致测量结果的偏差。侧向传声的抑制条件是保证测量精度的关键因素——标准要求在试件周边采取有效的密封和隔振措施，确保测试室间仅通过试件本身传声。3.3.3测量设备校准标准要求所有测量设备（声级计、滤波器、声校准器等）应定期进行校准，校准周期应满足国家或国际计量规范的要求。校准链应能溯源至国际单位制（SI）。四、标准修订历程与主要变化4.1修订历程ISO10140-4:2021的修订工作自2017年启动，经历了以下主要阶段：-2017年10月：ISO/TC43/SC2（建筑声学分技术委员会）正式立项启动修订工作；-2018年：工作草案（WD）形成，就核心技术问题（如测量不确定度、扩展低频测量等）在成员国间征求意见；-2019–2020年：委员会草案（CD）和国际标准草案（DIS）相继完成，经过多轮技术评审和编辑性修改；-2021年4月16日：国际标准最终草案（FDIS）获得通过，标准正式发布实施。4.2主要技术变化与ISO10140-4:2010相比，2021版主要在以下方面进行了修改和完善：1.术语定义的更新：采用最新的声学与振动术语标准（ISO18405），统一了与声学测量相关的基础术语；2.测量不确定度要求的增强：新增了测量不确定度的评估和报告要求，提高了测量结果的可信度和可比性；3.扩展低频测量的细化：对50Hz至100Hz扩展低频范围的测量条件和方法进行了更详细的规定；4.引用标准的更新：更新了所有规范性引用文件，确保与其他现行国际标准的一致性；5.编辑性修订与说明补充：根据各成员国反馈意见，对部分条款的表述进行了补充说明，增强了标准的可操作性。例如，关于传声器位置布置的图示例以及试件安装条件的具体说明均有明显增补，有助于统一各实验室的具体操作。此外，新版标准对转动传声器（旋转麦克风）和分布式传声器阵列等替代采样方法的使用条件给出了更明确的规定，以适应不同检测机构的设备配置和操作实践。五、标准间的协调关系5.1与ISO10140系列其他部分的关系ISO10140-4在系列标准中处于核心的程序性地位，与其他部分形成互补关系：-与ISO10140-1（应用规则）配合，确定不同构件类型的具体测量要求；-与ISO10140-2（空气声隔声测量）配合，提供空气声测量的通用程序框架；-与ISO10140-3（撞击声隔声测量）配合，规范撞击声测量的程序性要求；-与ISO10140-5（试验装置要求）配合，确保实验室的物理条件满足测量需求。5.2与其他相关国际标准的关系ISO10140-4:2021与以下重要国际标准形成技术协同：-ISO717-1：隔声量的单值评价方法。ISO10140-4的测量结果最终需按此标准计算加权隔声量（Rw）等单值指标，用于建筑法规符合性判定和产品性能分级。在测量程序设计中，ISO10140-4充分考虑了对ISO717-1所需的频带数据完整性的支撑；-ISO16283系列：现场隔声测量标准。ISO10140-4规定了实验室条件下的测量程序，而ISO16283系列则规定了建筑物现场条件下的隔声测量方法。两者共同构成了从实验室到现场的全链条隔声评价技术体系；-IEC61260：滤波器性能要求。ISO10140-4对频带滤波器的技术指标要求与此标准保持一致；-ISO/IEC17025：检测实验室能力认可准则。ISO10140-4中关于测量不确定度和质量保证的要求须在这一框架下予以实施。六、主要起草单位介绍6.1德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）ISO10140-4:2021的修订工作由ISO/TC43/SC2建筑声学分技术委员会归口管理，其中德国联邦材料研究与测试研究所（BundesanstaltfürMaterialforschungund-prüfung，简称BAM）承担了主要的起草和编辑工作。BAM是德国联邦政府下属的科学技术研究机构，隶属于德国联邦经济事务和气候行动部，总部位于柏林。该研究所成立于1871年，拥有超过150年的材料研究与测试历史，是欧洲乃至全球材料科学与工程测试领域最具权威性的机构之一。在建筑声学领域，BAM的核心优势体现在以下几个方面：1.大型声学测试设施：BAM运营着欧洲最先进的建筑构件隔声测试实验室，包括多间大型混响室，可对墙体、楼板、门窗、幕墙等各类建筑构件进行全频段隔声测量。其低频测量能力可延伸至50Hz，处于国际领先水平；2.长期标准化工作经验：BAM的声学专家长期担任ISO/TC43/SC2的注册专家和项目负责人（ProjectLeader），主持或参与了ISO10140系列、ISO717系列、ISO16283系列等多项核心国际标准的制修订工作。3.计量与溯源能力：BAM在声学计量方面拥有高精度的校准能力，与德国国家计量研究院（PTB）保持密切合作，确保声学测量数据的计量溯源性。4.跨学科研究团队：BAM的建筑声学团队汇集了物理学家、工程师、材料科学家等多学科人才，在声学测量技术、结构传声机理、数值仿真方法等方面均有持续深入的研究。5.国际合作与交流：BAM与欧洲各国及其他地区的建筑声学研究机构建立了广泛的合作网络，主导或参与了多项国际实验室间比对测试（RoundRobinTest），为评估和提升各国隔声测量实验室的数据一致性提供了重要的技术支撑。其积累的比对数据直接为ISO10140-4中测量不确定度要求的制定提供了实证依据。BAM在本次ISO10140-4:2021修订中的主要贡献集中于：测量不确定度条款的研究与起草、扩展低频测量方法的技术验证、以及标准文本的编辑整合。七、标准的应用价值与影响7.1对检测实验室的意义ISO10140-4:2021为建筑声学检测实验室提供了明确的程序性指导。实验室通过遵循该标准进行测量，能够确保其检测结果的科学性、准确性和可重复性。同时，该标准也为实验室的质量管理体系（依据ISO/IEC17025）建设提供了技术依据。另一方面，新版标准对测量不确定度的要求提升，也对各实验室的数据分析能力和质量管理水平提出了更高要求，客观上推动了行业整体技术能力的进步。7.2对建筑产品企业的意义建筑构件生产企业（如门窗制造商、墙体材料供应商、隔声产品企业等）依赖ISO10140-4规定的测量程序获取产品隔声性能数据。统一的测量程序确保了不同企业、不同实验室之间的数据可比性，为企业产品研发、质量控制和市场推广提供了可靠的技术支撑。7.3对建筑设计行业的意义建筑声学设计师在进行建筑方案设计时，需要依据可靠的隔声数据来选择合适的构件构造和材料组合。ISO10140-4作为保证数据质量的基础标准，间接支撑了建筑设计中的声学性能预测与优化。标准中测量不确定度要求的引入，使设计人员能够更科学地评估隔声数据的安全裕度，从而在满足建筑法规声学要求的同时实现经济合理的构造设计。7.4对建筑法规与标准体系的意义许多国家和地区的建筑法规均引用ISO10140系列标准作为隔声性能的测试依据。I