噪声评价是环境声学重要的研究内容之一，噪声评价的目的是为有效地提出适合于人们对噪声反应的主观评价量。在噪声的客观物理量中，可以精确地计算和测量出噪声的声压、声强、频率、相位、速度、谐波成分等参量，可是对噪声主观评定，例如说声音很响、很烦，然而到底响到什么程度，烦到什么程度却因人而异。在对声音的研究中，逐渐建立了心理物理学实验方法，除了音色很难定量评价外，首先建立了响度相同声音的频率与强度的关系，进一步又求得响度与强度、频率的定量关系，并求得其规律和一般主观感知和客观参数的关系。同样也求得音调与频率的关系并和人的听觉系统的构造联系起来根据这些结果，提出接近主观感知的客观量------计权声级，成为可以用仪器测量的参量并提出符合听力要求的声波频谱分析技术，使声音的分析和合成有了办法，这就是噪声控制的基础。

一、人的听觉

1、听觉构造

人耳可以分为三个主要部分，即外耳、中耳及内耳，其剖面示意图如下图1所示。声波通过人耳转化成听觉神经纤维中的神经脉冲信号，传到人脑中的听觉中枢，引起听觉。

图1 人耳剖面示意图

2、声音的主观感受

①听阈与痛阈

人耳可以接受的声音强度的变化范围很大。正常年轻人听到的最小声音叫听阈。

感觉阈代表人耳可容忍的最高声压，超出可忍受程度即为不适阈，即感觉不适，使人耳发痒或疼痛等，感觉阈与习惯性有关，未经过强噪声刺激的人，极限为 120~125dB，有经验的人为135~140dB。在一般情况下，取120dB为不适，130~140dB为痛阈。

②最小可辨阈

a.对声压的分辨能力

对于频率在50~10000Hz之间的纯音，在声压级超过听阀50dB最小可辨阀时，人耳大约可分辨1dB的声压级变化。在理想的隔声室中，用耳机提供声音时，在中频范围，人耳可察觉到0.3dB的声压级变化。

b.对频率的分辨能力

当频率为 1000Hz而声压级超过40dB 时，人耳能觉察到的频率变化约为 0.3%。当然，人经过的训练不同，测量方法不同，辨别能力是有很大差别的。例如专业音乐工作者，他的辨别能力显然要比无音乐训练人强得多。

③听觉定位

人耳的一个重要特性是能够判断声源的方向与远近。人耳判断声源远近的准确度较差，而确定声源的方位相当准确。听觉定位特性是由双耳听闻而得到的，由声源发出的声波到达两耳，可以产生时间差和强度差。通常，当频率高于1400Hz左右时，强度差起主要作用；而低于1400H2时则时间差起主要作用。人耳对声源方位的辨别在水平方向上比坚直方向要好。在声源处于正前方(即水平方位角为0°)，一个听觉正常的人在安静和无回声的环境中，可辨别1°~3°的方位变化，在水平方位角0°~60°范围内，人耳有良好的方位辨别能力，超过60°迅速变差。在竖直平面内人耳定位能力相对较差，但可以通过摆动头部而大大改善。双耳定位能力有助于人们在存在背景噪声的情况下倾听所需注意的声音。

④掩藏效应

人耳在倾听一个声音的同时，存在另一个声音，则会影响到对所听声音的声音的听阈效果，即对所听声音的听阈要提高。人耳对一个声音的听觉灵敏因为另一个声音的存在而降低，这一现象称为掩蔽效应，听阈所提高的分贝数称掩蔽阈。例如在吵闹的织布车间中，人们听不见对方的谈话，这是语言被织机噪声所掩蔽。为了有效地控制噪声，保证语言信息的传递，就要找出不同声音之间的掩蔽规律。

掩蔽的现象和规律是很复杂的。通常，低频音对高频音掩蔽作用大，而高频音对低频音的掩蔽作用小；低频音的声压级越高，对高频音的掩蔽的作用越大，且作用的频率范围也越宽。

二、响度级和等响曲线

1、响度级

人耳对声音的感觉不仅和声压有关，而且与频率也有关。声压级相同而频率不同的声音，听起来会不一样响。如 90dB 高频声 (如水泵噪声)就比 90dB 低频噪声(如空调机噪声)听起来要响得多。这是人耳对高频声敏感对低频声不敏感的特性决定的。人耳对2k~5kHz的声音最敏感，在低于1kHz时，人耳的灵敏度随频率降低而降低，而在5kHz以上，人耳的灵敏度也逐渐下降。这也就是说，不同频率的声音要使其听起来一样响，应具有不同的声压级。

考虑到人耳的频率特性，依照声压级的概念，引入一个与频率有关的物理量-----响度级，响度级的单位是 phon (方)。“phon”就是以1kHz纯音为基准声音，任何声音如果听起来和某个 1kHz纯音一样响，那么这个 1kHz 纯音声压级的分贝值就是该声音的响度级“phon”值。可见响度级是表示声音响度的主观量，它与声压级和频率有关。

2、等响曲线

在听觉实验中，如果把某个频率的纯音与一定声压级的 1kHz纯音很快地交替比较，当听者感觉两者一样响时，把该频率的声压级标在图上。在许多频率与该1kHz纯音相比之后都把声压级标出时，便可连出一条等响曲线。这条曲线的响度级即是1kHz的声压级，图2是国际标准化组织(ISO)推荐的一组在人耳可听频率范围内的等响曲线，该曲线是对18~25岁的120名具有正常听力的人，在消声室内测量得到的。从等响曲线可以看出1kHz纯音的声压级即等于响度级。人耳最敏感的频率范围是2k~5kHz，对低频声音则不很敏感。等响曲线中最下面一条曲线是可听阀曲线，人耳的可听阈也是频率的函数。

图2 等响曲线

由图2看出，不同响度级的等响曲线之间是不平行的，较低响度的等响度曲线弯曲得厉害些，较高响度时的等响曲线变化较小，在很低的频率，人耳对低强度声的感觉很迟钝。但在一定强度以上，则较小的强度变化将感到有较大的响度差别。

3、响度

响度级考虑了声压级和频率两个因素，如果已知一纯音或窄带噪声的频率和声压级，就可以利用图 2 的等响曲线查出其响度级是多少方(phon)。但它的量度单位“phon”仍基于客观量“dB”，所以不能表示一个声音比另一个声音响多少的那种主观感觉。

响度是用来描述声音大小的主观感觉量。响度的单位是 sone (宋)，定义 1kHz纯音声压级为40dB时的响度为 1sone。2sone 的声音是40phon 声音响度的2倍;4sone 的声音是40phon声音响度的4倍，······，对许多人的平均结果，大约响度级每改变 10phon，响度感觉就增加了1倍，即40phon 为 1sone，50phon 为 2sone，60phon 为 4sone，70phon 为8sone······在20phon 至 120phon 之间的纯音或窄带噪声，响度级 L_N和响度N之间的近似关系为

N=2^{0.1(L -40)}                               ①

或L_N=40+10log₂N=40+33.3lgN                       ②

式中，N为响度，sone; L_N 为响度级，phon。利用式①和式②计算响度仅适合于纯音或窄带噪声。

图3  响度和响度级的计算

4、频率计权

相同声压级的声音，因频率不同而使人听觉感受上有不同的响度，因此，要用声学仪器测得的量来表示人耳感受到的响度的大小，是一个相当复杂的问题。

为了使仪器测得的分贝值与人们主观上的响度感觉有一定的相关性，需要在仪器上安装一个“频率计权网络”，例如，人耳听某一种具有连续谱的噪声，对其中的低频声感觉不灵敏则在仪器上附加一个电路来衰减这种频率的声音，使仪器对该低频声也变得像人耳一样的不灵敏，人耳对其中的中高频声比较灵敏，则这个附加电路对噪声中的中高频成分适当加以提升，使得它对中高频的声音也变得像人耳一样的灵敏，这样的仪器测得的分贝值就和人耳的主观响度感觉十分接近了。这个附加的电路就叫“频率计权网络”。“频率计权网络”按对不同频率的提升和衰减要求设计，由电容器和电阻器等电子元件组装而成。针对不同的应用场合，常见的有四种不同的“频率计权网络分别叫A、B、C、D计权网络，它们测得的声级分别叫 A声级、B声级、C声级、D声级。

图4  计权网络的特性曲线

A网络是拟人耳对 40phon 纯音的响应，即以 40phon 等响曲线为基础，经规整化后倒置，成为图4中的“A”计权曲线。经过 A 计权测量得到的分贝数称为A 计权声压级简称A声级，单位也是分贝，记作 dB。

B网络是模拟人耳对 70phon 纯音的响应，即以70phon 等响曲线为基础，加以规整化后倒置，得到图4中“B”计权曲线。经过B计权测量得到的分贝数，称B计权声压级，简称B声级。

C网络是人耳对 100phon纯音的响应，即以100phon等响曲线为基础，加以规整化后倒置，得图4中“C”计权曲线。同样经C计权测量得到的分贝数简称为C声级。

D声级主要用于航空噪声的测量。在航空噪声中，常用“感觉噪声级”来进行评价。当受声者对周围环境的吵闹程度的感觉与某一个来自其正前方的中心频率为1kHz的倍频带的噪声对其的感觉相同时，就把该 1kHz噪声的声压级，叫做受声者所处环境的“感觉噪声级”。感觉噪声级的单位也是dB。把40dB 的等感觉噪声级曲线倒置并规整化，即为图4的“D”计权曲线。

三、噪音基本评价量

评价噪声对人的影响程度是一个十分复杂的问题，迄今为止，噪声评价量和评价方有上百种。在此介绍几种基本公认的评价量。

1、A声级

有关噪声评价的长期实践表明，时间上连续，频谱比较均匀，无显著纯音成分的宽频带噪声，若以它们的A声级值的大小次序排列，则与人们主观听次序有较好的相关性。从评价工作来看，人们很希望有一个简单的单一量来表示。所以经过二三十年噪声评价工作的实践，国际、国家标准中凡与人有联系的各种噪声评价量，绝大部分都是以A声级为基础的。

以A声级作为噪声的评价量，其优点是简便实用，但因 A 声级是对低频信号减的频率计权测量值，测量结果中不提供频率成分信息，因此存在两个明显的缺由于缺少频率成分信息，不可能作出经济合理的科学的噪声控制设计；其二，对于低频成分占优势的强噪声环境，其A声级符合噪声劳动卫生标准，但对长期暴露于该环境的工作人员可能会有高血压、心脏病等症状。

2、等效连续A声级

当评价对人体的影响时，不但要考虑声的强度而考虑它的作用时间。另一方面，实际存在的噪声，连续稳定的噪声是较少的，绝大多数其强度是随时间变化的。如何表征不稳定噪声对人体的作用呢?在较多的情况下，是求段时间间隔内A计权声压级的能量平均意义上的等效声级，称为等效连续 A声级(常简等效声级)。

应用“积分式声级计”可以自动测量某一时间段内的等效声级，无需进行人工统计和计算。

3、噪声评价曲线NR

A声级、等效声级、统计声级等评价量，都是建立在 A 计权的基础上并不考虑具体频率成分的单位评价量。但在噪声评价和控制设计中，常需了解噪声频谱。

图5 NR曲线

1962年，C.wKosten 和 Vanos 基于等响曲线，提出一组噪声评价曲线 (NR)，见图5。曲线号数与该曲线 1kHz 的声压级值相同。1971年，NR曲线被国际标准化组织(ISO)在1996 号文件的附录中采用，因而逐渐在国际上被广泛地采用。

NR 曲线有两方面的用途。一种是对某种噪声环境，主要是室内环境作出评价。其方法是将一组要评价的倍频程噪声谱叠在 NR 曲线上，确定各倍频程声压级的 N 值，选取各倍频 N值中最大值再加上 1，为该噪声的 NR 值。

NR 曲线的另一用途，是用于室内环境噪声控制设计。如各类厅堂音质设计，公共场所、宾馆、旅店等的噪声控制，可以设定室内环境噪声不高于第几号 NR 曲线。有些标准中只规定A声级限值。例如工厂企业中的设计室，噪声限制值为60dB，在进行噪声控制设计时，可按 NR-55 曲线所对应的各倍频程的声压级进行设计。