ISO 6798-32022 往复式内燃机用声压测量声功率级第3部分现场使用的测量方法标准立项发展报告

往复式内燃机用声压测量声功率级第3部分：现场使用的测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ReciprocatingInternalCombustionEngines—MeasurementofSoundPowerLevelUsingSoundPressure—Part3:SurveyMethodforUseInSitu摘要关键词：往复式内燃机；声压测量；声功率级；现场测量；国际标准；噪声控制；标准化Keywords:reciprocatinginternalcombustionengines;soundpressuremeasurement;soundpowerlevel;in-situmeasurement;internationalstandard;noisecontrol;standardization1引言1.1标准立项背景噪声污染被世界卫生组织列为现代工业社会面临的三大环境污染问题之一。往复式内燃机作为量大面广的动力装置，在运行过程中产生强烈的空气声、机械噪声和燃烧噪声，其声功率级通常可达100dB(A)以上。长期暴露在高噪声环境下，不仅会损害操作人员的听觉器官，还可诱发心血管系统疾病、神经系统功能紊乱等健康问题；从环境管理角度看，内燃机噪声也是城市环境噪声和工业企业厂界噪声的主要贡献源之一。为有效控制内燃机噪声污染，准确测量和评价其声功率级是首要的技术前提。声功率级是描述声源辐射声能量大小的基本物理量，与测量距离和环境条件无关，能够更客观地反映声源的噪声辐射特性，因此在噪声排放评估、产品定型检验和声源比较中具有不可替代的作用。然而，声功率级的测量受测试环境（自由场、混响场或扩散场）、声源安装条件及背景噪声等因素的影响显著，不同测量方法所获得的结果可能存在较大差异，亟须通过标准化手段进行统一规范。1.2ISO6798系列标准构成ISO/TC70（内燃机技术委员会）长期致力于内燃机性能测试和环境保护相关标准的制定工作，其中ISO6798系列标准是专门针对往复式内燃机气载噪声测量而制定的系列化国际标准。该系列标准由以下部分构成：-ISO6798-1:2022《往复式内燃机气载噪声的测量第1部分：工程法和准工程法》——适用于在满足特定声学条件的测试环境中对往复式内燃机声功率级进行精密测量；-ISO6798-2:2022《往复式内燃机气载噪声的测量第2部分：简易法》——适用于测量精度要求较低的快速检测场合；-ISO6798-3:2022《往复式内燃机用声压测量声功率级第3部分：现场使用的测量方法》——适用于内燃机在安装使用现场条件下声功率级的测量与评价。本标准（ISO6798-3:2022）作为系列标准的第三部分，着重解决现场条件下内燃机声功率级测量的技术难题。与实验室条件下的测量不同，现场测量往往面临背景噪声高、反射面复杂、声场条件不理想等不利因素，需要采用专门设计的测量方法和修正程序来保证测量结果的可靠性和可比性。1.3标准修订的必要性本标准的前一版本为ISO6798:1995（即旧版整体标准），发布于1995年。该版本在长达二十余年的实施过程中，为内燃机噪声测量提供了重要的技术指导。然而，随着科学技术的进步和产业发展需求的变化，旧版标准逐渐暴露出以下不足：第一，测量技术手段滞后。旧版标准制定时，数字化声级计、实时频谱分析仪等现代声学测量设备尚未普及，标准的测量仪器要求和信号处理方法与现代技术水平存在差距。第二，与国际基础声学标准衔接不够紧密。在旧版标准发布后的十余年中，ISO在声学基础标准领域完成了多项重要修订，如ISO3740系列（声压法测定声功率级）、ISO9614系列（声强法测定声功率级）等均经历了重大技术更新，旧版内燃机噪声标准中的部分引用条款和技术要求已经过时。第三，新兴产业需求未能充分覆盖。近年来，移动式发电机组、混合动力系统、气体燃料发动机等新型内燃机产品快速发展，其安装方式和运行工况呈现多样化趋势，旧版标准的适用范围和技术规定已难以完全满足这些新产品的测量需求。第四，国际社会对环境噪声控制的要求不断提高。世界卫生组织、欧盟环境噪声指令（2002/49/EC）以及各国环保法规对内燃机产品噪声排放的限制日益严格，社会各界对噪声测量结果的准确性和可比性提出了更高的要求。在此背景下，ISO/TC70决定对ISO6798标准进行全面修订，将原有的单一标准拆分为三个部分分别制定，以适应不同类型测量方法和不同应用场景的需要。ISO6798-3:2022正是在这一思路指引下，由国际标准化组织内燃机技术委员会（ISO/TC70）联合相关国际声学标准化机构共同制定的最新成果。1.4标准制定的目的与意义本标准制定的核心目的在于：规定一种在内燃机实际安装使用现场条件下，采用声压法测量其声功率级的统一测量方法，为以下应用场景提供技术依据：-噪声排放的现场验收与符合性评价；-同类内燃机产品的噪声水平横向比较；-内燃机噪声治理措施效果的现场评估；-环境噪声预测与影响评价的基础数据获取；-设备维护和状态监测中的噪声趋势分析。本标准的发布与实施，对于推动内燃机噪声测量技术的规范化、国际化和现代化发展具有深远意义。它不仅为各国实施内燃机噪声排放控制法规提供了统一的技术支撑，也为内燃机生产企业开展产品噪声优化设计、提高产品国际竞争力创造了有利条件，同时对保护作业人员听力健康、改善声环境质量具有积极的社会效益。2标准技术内容概述2.1标准基本信息ISO6798-3:2022《往复式内燃机用声压测量声功率级第3部分：现场使用的测量方法》由国际标准化组织（ISO）于2022年2月11日正式发布，标准状态为现行有效。该标准由中国国家标准化管理委员会等成员国标准化机构参与制定，是国际标准化组织内燃机技术委员会（ISO/TC70）归口管理的国际标准项目。标准的技术内容涵盖了声压测量方法、测量仪器要求、测量表面确定、测量程序、结果计算与表达等各个技术环节。2.2主要技术内容2.2.1适用范围本标准适用于所有往复式内燃机（包括压燃式、点燃式以及双燃料发动机），涵盖陆用、船用、铁路牵引和移动式等多种应用场景，亦适用于在试验台架上或安装于机械设备中的内燃机。标准规定的测量对象为内燃机在稳态运行工况下辐射的气载噪声。标准明确注明了不适用范围，包括：内燃机进气和排气噪声通过管道传播的声能（其测量应参照专门的进排气噪声测量标准）、由内燃机驱动的从动机械（如发电机、泵、压缩机等）辐射的噪声，以及内燃机在非稳态或瞬态工况下的噪声测量——此类工况下的测量方法技术难度更大，需另行规定。此外，标准在正文中明确援引了ISO3740系列标准中关于声压法测定噪声源声功率级的一般技术框架，以及IEC61672-1对声级计性能等级的要求，作为现场测量方法的技术基础。2.2.2测量原理与方法分类本标准遵循ISO3740系列标准所确立的声压法测量体系，以被测内燃机为中心，在其周围设定一个假想的测量表面（通常为矩形六面体或半球面），在测量表面上均匀布置若干传声器测点，测量各测点的声压级，进而计算得到测量表面上的声压级平均值，最终根据测量表面的面积换算得出被测内燃机的声功率级。由于现场条件与理想的自由声场存在差异，本标准对测量方法的选用设置了明确的条件限制，根据测量环境是否符合特定声学条件和测量精度的要求，将现场测量方法划分为准工程法和简易法两个精度等级，允许测量人员在满足相应条件的前提下选择适当的测量方法。2.2.3测量仪器要求标准对测量仪器提出了严格的技术要求，包括：声级计或测量系统应符合IEC61672-1规定的1级声级计要求；测量系统在测量前后均需使用声校准器进行校准，校准偏差不得超过允许范围；风速计用于监测环境风速，确保测量期间气象条件符合限值要求。2.2.4测量环境与条件由于现场测量环境的复杂性，标准对测量环境的声学适用性规定了判定方法和修正程序。测量场地应尽量开阔平坦，地面应为反射面（混凝土、沥青等硬质地面），避免在吸声地面（草地、松散土壤等）上进行测量；环境风速不应超过规定限值；测量期间应避免降水。背景噪声的处理是现场测量的关键环节之一，标准规定测点处的背景噪声级与内燃机运行时的测量声压级之差（即信噪比）不应小于规定值，当信噪比不满足要求时，应按规定的修正公式对测量结果进行背景噪声修正，必要时可采取暂停施工、移动噪声源等辅助措施来降低背景噪声的干扰。2.2.5安装与运行条件标准规定，被测内燃机的安装方式应尽可能模拟其实际使用状态。内燃机应安装在为其设计配套的底座或隔振装置上，避免因安装条件不当而产生附加的结构声辐射。对于安装于机械设备内部的内燃机，应按照制造商规定的整机运行条件进行测量。测量期间内燃机应处于规定的稳态运行工况，如额定转速和额定功率。考虑到内燃机运行工况对噪声辐射水平的影响显著，标准要求测量报告中应当完整记录内燃机在测量期间的实际运行参数，包括转速、功率、负荷率、冷却水温度、润滑油温度等，以确保测量结果的可追溯性。2.2.6测量表面与测点布置测量表面的选取直接关系到测量结果的准确性。标准根据内燃机的整体尺寸和形状，推荐采用矩形六面体测量表面或半球面测量表面，并详细规定了测量表面与被测声源的距离（通常为1m或根据声源尺寸确定）、测点的数量与位置、测点间距以及必要的附加测点布置要求。对于大型内燃机，测量表面面积较大，应当适当增加测点数量，以保证声场空间采样的充分性。2.2.7结果计算与报告标准给出了从各测点声压级测量值计算声功率级的具体计算公式和数据处理流程，包括：测量表面平均声压级的计算、背景噪声修正、环境修正（考虑测量空间的声反射影响）以及A计权声功率级的计算。测量结果应以A计权声功率级（单位dB，参考值1pW）表示，并给出相应的测量不确定度估计。标准规定的测量报告内容应至少包括：被测内燃机的标识信息（型号、编号、制造厂等）、安装与运行条件、测量环境描述、测量仪器信息、测量数据表格、计算结果及不确定度分析等。2.3标准的特点与创新相较于旧版标准，ISO6798-3:2022的技术进步主要体现在以下几个方面：（1）与现行国际基础声学标准全面接轨。标准修订过程中充分吸纳了ISO3740系列和ISO9614系列标准的最新修订成果，确保测量方法和数据处理程序与通用声学标准保持高度一致性，便于跨行业推广应用。（2）引入测量不确定度评定要求。标准明确要求对测量结果进行不确定度评定，符合现代计量科学对测量结果完整表达的基本要求，增强了测量结果的可信度和国际可比性。（3）细化现场条件的适用判定方法。标准对现场声学环境的适用性判定提供了更为明确和可操作的指引，使测量人员能够根据现场实际情况合理选择测量方法，避免因环境条件判定分歧导致的测量争议。（4）扩展了适用的内燃机类型。针对近年来快速发展的多燃料发动机、混合动力系统等新型动力装置，标准的适用范围更加宽泛，为新型内燃机产品的噪声测量提供了规范依据。（5）强化了标准的可操作性。通过增加图示、示例和注释等方式，提高了标准条款的可读性和可操作性，便于一线工程技术人员准确理解和执行。3国内外相关标准概况3.1国际标准层面在国际标准化领域，与本标准密切相关的标准体系主要包括：ISO3740系列标准：规定了声压法测定噪声源声功率级的一般测量方法，包括ISO3740（总则）、ISO3741（混响室精密法）、ISO3743（混响场中小型可移动声源工程法）、ISO3744（反射面上方近似自由场工程法）、ISO3745（消声室和半消声室精密法）、ISO3746（反射面上方近似自由场简易法）等，为包括内燃机在内的各类噪声源声功率级测量提供了方法框架。本标准的技术内容与ISO3744和ISO3746的技术路线一脉相承，并结合内燃机的特点进行了针对性规定。ISO9614系列标准：规定了声强法测定噪声源声功率级的方法，包括ISO9614-1（离散点测量法）和ISO9614-2（扫描测量法）。声强法能够在存在背景噪声和侧向声入射的环境中测量声源的声功率，但受限于声强探头频率响应和相位匹配精度的技术制约，其在高频段的测量偏差仍是有待解决的工程问题。由于声强法对测量仪器要求高、测量耗时较长，本标准仍以声压法作为基本测量方法，但在附录中对声强法作为替代手段的可行性进行了讨论。ISO8528-10:针对交流发电机组（含内燃机驱动发电机组）的噪声测量进行了规定，与本标准在应用对象上存在一定的交叉和互补关系。3.2国内标准化情况我国与内燃机噪声测量相关的标准主要包括：GB/T1859.1-2015《往复式内燃机声压法声功率级的测定第1部分：工程法》和GB/T1859.2-2015《往复式内燃机声压法声功率级的测定第2部分：简易法》，这两项国家标准修改采用了ISO6798:1995的相关内容，目前仍然是国内开展内燃机噪声测量和验收的主要依据。然而，由于这两项标准的采标基础为ISO旧版标准，其在测量不确定度评估、现代数字化测量仪器适用性等方面已明显滞后于ISO6798-3:2022的技术水平。同时，我国现行标准体系中对现场测量方法的针对性规定较为薄弱，尚未建立与ISO6798-3:2022完全对应的国家标准。此外，GB/T4759-2009《内燃机噪声测量方法》从内燃机产品质量检验的角度规定了噪声测量的基本要求，但其技术内容同样来源于早期标准，在方法学上亟须更新。3.3标准对比分析通过对国内外相关标准的比较分析可以发现，ISO6798-3:2022在场况适应性、方法灵活性以及在不确定度表达规范性方面具有较为明显的优势。首先，在测量环境的宽容度方面，该标准充分考虑了现场测量中声学环境不理想的实际情况，提供了系统的环境修正方法，使测量结果具有可接受的精度水平；其次，在方法选择方面，标准允许测量人员根据测量目的和现场条件在准工程法与简易法之间进行选择，兼顾了测量精度和测量效率的双重需求；再次，在不确定度评估方面，标准将测量不确定度的评定作为测量结果表达的组成部分，体现了现代计量标准的发展方向。然而，该标准的部分条款主要基于欧洲和北美发达国家的现场条件和管理模式制