有效感觉噪声级测量法检测落地式坐便器冲洗噪声的方法与流程
本发明涉及噪声定量测试方法，具体是一种应用声级计a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”对截头圆锥体测量表面上以有效感觉噪声级lepn表征的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声进行检测的方法，属于陶瓷理化性能检测技术领域。
背景技术：
近年来，卫生间作为基本的民生问题和重要的文明窗口，其建设质量不容忽视，伴随着落地式陶瓷坐便器在餐饮、旅游、居家等民生重点领域使用量的逐年递增以及人们健康环保意识的增强，坐便器冲洗噪声监测及防控日益受到社会各界的普遍关注。
坐便器冲洗过程所产生的噪声类属液体动力性噪声范畴，大致由管道的结构振动噪声、水的流体噪声和气穴噪声三部分构成，当管内液体介质穿越管路弯头及异径管等管道区域时，管路在激励力作用下形成机械振动；而流体噪声则源自液体的压力及流速变化，主要包括水在坐便器水圈内流动的噪声、水冲出水圈及落在坐便器内壁上发出的噪声、水在坐便器内壁上流动的噪声、水在坐便器内旋转的噪声以及排污后期虹吸被破坏时的噪声；其中流体噪声为坐便器冲洗噪声主要源泉，若冲洗过程中水圈内水流过急，则湍流附面层将产生湍流压力，引起流激壳体振动和涡流辐射噪声。另外，在虹吸后期由于空气充入破坏了虹吸效应，引起周围部分空气形成涡流致使压力突变产生噪声，同时冲洗过程中由于液体流速的不均匀分布极易形成局部负压，也将导致气穴噪声的形成。噪声具有声波传播的一切特性，其中与坐便器冲洗噪声测试密切相关的传播特性为声波的指向性，因此在实际测量时须合理设置测点分布。
经调研，由于相关测试技术的缺失，导致坐便器冲洗噪声检测结果可比性较差，难以定量验证。2015年，国家标准委发布gb6952-2015《卫生陶瓷》国家标准，明确规定坐便器冲洗噪声的允许限量l50≤55db、l10≤65db，但未说明上述技术指标究竟为a计权声压级还是声功率级；尽管该标准第8.6.8条指明“坐便器冲洗噪声试验方法按照gb/t3768-1996《声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法》要求进行”，但国标gb/t3768作为声学基础性标准须依据标准gb/t14367即《声学噪声源声功率级的测定基础标准使用指南》使用，其适用范围仅限为以声功率级表示的噪声测试规范编制提供一般性原则，仅提供不同环境和准确度条件下制定各类相关噪声测试规范的基本要求，不涉及噪声测量的具体技术要求和方法步骤；因该标准内容深奥抽象、晦涩难懂，故难以将其直接应用于坐便器冲洗噪声检测。
目前，卫生陶瓷已被列入质量提升重点产品领域，完善相关质检方法标准体系刻不容缓，研发陶瓷坐便器冲洗噪声检测技术已是大势所趋。因此，为促进坐便器产品质量提升，补齐影响民众生活品质的卫生间短板；亟待强化专利技术对标准研制的支撑作用，此项发明专利的问世对于助力我国传统陶瓷产业转型升级具有一定现实意义。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种应用声级计a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”对截头圆锥体测量表面上以有效感觉噪声级lepn表征的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声进行检测的方法，能够解决坐便器冲洗噪声乃至卫浴陶瓷进水/排水噪声精准定量测试问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种落地式陶瓷坐便器冲洗噪声的检测方法，包括：(1)样品安装及调试；(2)声源基准体及截头圆锥体测量表面确定；(3)声压级测量；(4)有效感觉噪声级lepn计算及背景噪声和测试环境修正；(5)检测结果评价；其特征在于，应用声级计a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”对以有效感觉噪声级lepn表征的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声进行精准定量检测，具体的：
在声压级测量中：
根据gb/t3767-2016《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》中相关规定，针对各类落地式陶瓷坐便器样品典型的安装要求，确定不同反射平面条件下声源基准体的定位并计算其声源特征尺寸d0；同时选择与坐便器冲洗噪声源基准体相对应的截头圆锥体测量表面并确定其尺寸，明确不同测量表面传声器位置阵列的坐标。在半消音室或混响室内，以落地式陶瓷坐便器的正常冲水周期作为声频信号采集的积分时间，应用声级计的a计权等效声级的慢时间计权特性“s”测定所选截头圆锥体测量表面上背景噪声的累计百分数时间平均声压级lpai(b)(50)t、lpai(b)(50)s；然后在0.35mpa±0.05mpa的试验静压力条件下，针对不同的用水量测试要求，应用声级计的a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”测定所选截头圆锥体测量表面上坐便器冲洗噪声的时间平均最大声压级l′pai(st)(max)t、l′pai(st)(max)s；
在有效感觉噪声级计算中：
根据gb/t3767-2016和gb9661-1988中相关概念及计算公式，在0.35mpa±0.05mpa的试验静压力条件下，以落地式陶瓷坐便器正常的冲水周期为声频信号采集的积分时间，将声级计在所选截头圆锥体测量表面上测得的冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级l′pai(st)(max)t、l′pai(st)(max)s及背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级lpai(b)(50)t、lpai(b)(50)s作为基础数据，计算其相应的时间平均声压级均值
在结果评价中：
当某个样品冲洗噪声的有效感觉噪声级lepn大于此组3个样品冲洗噪声有效感觉噪声级算术平均值
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：
(1)先进性：在半消音室或混响室声学环境中，通过应用现代精密仪器——声级计的a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”对截头圆锥体测量表面上的冲洗噪声进行测定，并对背景噪声进行修正。鉴于坐便器冲洗模式启动为一瞬态过程，采取能够正确反映其对人心理和生理的影响的有效感觉噪声级lepn作为主观评价参数；检测技术具备一定的先进性，达到了陶瓷坐便器冲洗噪声检测的现代化，为实现检测结果的精准化奠定了必要的硬件基础。
(2)科学性：在遵循gb/t3767-2016中声学通用性导则的基础上，基于液体非稳定态流动造成噪声的非连续特征，针对坐便器冲洗噪声产生机理和传播途径，依据包络声源测试原理建立截头圆锥体测量表面声学模型；全面分析背景噪声和测试环境等因素对检测结果的影响，并以民用建筑给水管道通用工作压力试验条件下有效感觉噪声级lepn的测定结果作为冲洗噪声评价指标，符合坐便器实际使用状态及消费者关注焦点，提高了检测方法的科学性。
(3)规范性：根据国家环保要求和产品质量标准对测试结果进行评价，仪器设备、声源基准体、测量表面、计算公式等方面技术要求参照声学基础标准gb/t3767-2016和gb9661-1988中相关规定；并提供了适用的声源基准体和截头圆锥体测量表面的结构图示，同时明确了样品安装、测点坐标、测量步骤、计算公式、不确定度、结果评价等方面的技术内容，能够实现落地式陶瓷坐便器冲洗噪声检测结果的定量化。
(4)前瞻性：目前，国内外有关坐便器冲洗噪声的检测技术相对简单片面，缺乏相关声学原理基础，测试方法的适用性和准确性较差。本专利方法依据采标iso3744:2010的gb/t3767-2016《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》中相关声学导则和有关a计权声压级的测量原理，独具创造性地提出截头圆锥体的测量表面结构；为更加符合人体感觉对噪声的评价，借鉴了gb9661-1988中关于有效感觉噪声级lepn的概念及计算公式；并将测定结果的准确度等级提高至2级，因此在技术上具有一定的前瞻性。
(5)准确性：采用自动化程度高、技术先进成熟的声级计作为测试设备，采用三件陶瓷坐便器样品的评价结果作为最终判定结论；选取正常冲水周期内应用声级计的a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”经截头圆锥体测量表面法测得冲洗噪声的有效感觉噪声级lepn作为相关结果评价指标；并对背景噪声和测试环境等影响因素进行修正，全面判定测量过程中不确定度的累积效应，可有效避免测量误差。
(6)创新性：针对给水压力对坐便器冲洗噪声的影响，根据民用建筑给水管道通用工作压力范围和不同冲洗水量条件下噪声测试需求；选取正常冲水周期内(半冲或全冲)截头圆锥体测量表面上冲洗噪声的有效感觉噪声级lepn作为每个坐便器样品的结果评价指标；并明确样品安装条件及水箱配件调试要求，通过限定各测点坐标处背景噪声和冲洗噪声的测量频次和数据处理，提高了检测结果的准确性和代表性，能够有效填补目前相关测试技术领域的空白。
(7)可操作性：声级计价格低廉、应用广泛，本发明方法规定的样品安装、调试及一系列实验操作简便易行；有关测试参数、测量表面、测点阵列、测试步骤、计算公式、数据处理、评价标准等方面技术内容的描述清晰而具体，相关图表说明直观而准确，易于对本专利方法的理解和掌握，使得专利实施过程具备较强的可操作性，有利于促进成果的转移转化和推广应用。
(8)普适性：基于上述优点，本发明方法具备较强的实用性，有利于扩大在检、学、研、产各界的推广应用；有利于支撑陶瓷坐便器冲洗噪声检测技术实现普适化，可对蹲便器、小便器的冲洗噪声以及洗面器、净身器、进水阀等其他卫生陶瓷制品及便器水箱配件、给/排水管道等产品在使用过程中所产生的噪声及其检测技术研究提供参考借鉴。
进一步的，本发明的优选方案是：
所述的样品安装及调试，按下述步骤进行：
(1)将同一厂家、同一批次生产的3个类型、规格、尺寸相同的瓷质或炻陶质落地式坐便器样品作为一组，其内部结构为冲落式或虹吸式；
(2)配备满足额定用水量要求的冲洗水箱及水箱配件，并配备适合尺寸的坐圈、盖板及法兰(对于排水方式为后排式的坐便器样品，使用尺寸合适的法兰将其排水方式由后排式调整为下排式)，按照gb6952-2015中第8.8.2.1条规定的水箱式便器试验供水系统标准化调试程序，对待测坐便器样品的水箱供水系统进行调试；冲洗水箱的工作水位能够满足正常冲洗过程需要，名义用水量与实际用水量相等；
(3)参照生产厂的安装说明为待测落地式陶瓷坐便器样品装配相应的冲水装置和进水管，按照gb6952-2015中第8.11条规定进行连接密封性试验，即在0.1mpa的试验用水压力条件下，连续保持15min，连接管路无渗漏，确保坐便器和冲水装置具有良好的整体密封性；
(4)对于安装时不靠近任何一面墙壁的落地式陶瓷坐便器样品，如果在半消音室反射面上方近似自由场的声学环境中进行测试，可直接将待测样品安放于地面中央并确保其冲洗功能正常。如果在刚性壁面室或专用混响室中进行测试，则将样品置于地面上并使其与任何一面墙壁之间的距离均不小于1.0m，同时确保冲洗功能正常；
(5)对于靠近墙壁安装的落地式陶瓷坐便器样品，可在刚性壁面室或专用混响室中进行测试，将待测样品安放于地面上，使其背面与所靠近的垂直墙壁反射面之间距离为15cm±5cm，并确保样品与室内其余三面墙壁之间的距离均不小于1.5m；同时保证冲洗功能正常；
(6)对于靠近墙角安装的落地式陶瓷坐便器样品，可在刚性壁面室或专用混响室中进行测试，将待测样品安放于地面上，使其背面及侧面与所靠近的两个垂直墙壁反射面之间距离为15cm±5cm，并确保样品与室内另外两面墙壁之间的距离不小于1.5m；同时保证冲洗功能正常。
所述的声源基准体及截头圆锥体测量表面的确定，按下述步骤进行：
(1)坐便器冲洗噪声源基准体形状和尺寸的确定：参考gb/t3767-2016《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》中第7.1条相关规定，利用三维坐标系统对声源基准体的位置和尺寸进行设定；以声源基准体及其在相邻反射平面上的镜像所组成箱体的中心作为坐标原点o，水平轴x和y分别与基准体的长和宽平行。以坐便器样品的水平长度作为声源基准体的长度l1、以冲洗水箱的水平宽度为声源基准体的宽度l2、以水箱工作水位线至地面的垂直距离作为声源基准体的高度l3；对应于不同的测试环境条件，声源基准体的特征尺寸d0分别为[(l1/2)2+(l2/2)2+l32]1/2(一个反射平面)、[l12+(l2/2)2+l32]1/2(两个反射平面)和[l12+l22+l32]1/2(三个反射平面)，单位为米(m)；
(2)截头圆锥体测量表面及其传声器位置阵列的确定：参考标准gb/t3767-2016中第7.2.5条和第8.1.3条有关圆柱体测量表面的规定，试验所采用的截头圆锥体测量表面是一个以三维坐标系统中通过坐便器水封中心点的z轴作为母线、以坐圈水平宽度为底部直径的截头圆锥体；其顶部半径rt＝l1/2+d，底部半径rb＝l2/2，高hs＝l3/2+d；式中l1、l2、l3分别为声源基准体的长、宽和高，d＝1.0m；截头圆锥体测量表面的总面积s为顶部水平面的面积st与侧部倾斜面的面积ss之和。如果待测坐便器样品安装时位于一个反射平面上，则测量表面为一个完整的截头圆锥体，其顶部水平面的面积st＝πrt2，侧部倾斜面的面积ss＝πhs×(rb+rt)；第1～16个顶部传声器位置坐标(x,y,z)分别为(0,7rt/8,hs)、(0,5rt/8,hs)、(0,3rt/8,hs)、(0,rt/8,hs)、(7rt/8,0,hs)、(5rt/8,0,hs)、(3rt/8,0,hs)、(rt/8,0,hs)、(0,-7rt/8,hs)、(0,-5rt/8,hs)、(0,-3rt/8,hs)、(0,-rt/8,hs)、(-7rt/8,0,hs)、(-5rt/8,0,hs)、(-3rt/8,0,hs)、(-rt/8,0,hs)；第1～20个侧部传声器位置坐标(x,y,z)分别为[-(0.9rt+0.1rb),0,9hs/10]、[-(0.7rt+0.3rb),0,7hs/10]、[-(0.5rt+0.5rb),0,5hs/10]、[-(0.3rt+0.7rb),0,3hs/10]、[-(0.1rt+0.9rb),0,hs/10]、(0.9rt+0.1rb,0,9hs/10)、(0.7rt+0.3rb,0,7hs/10)、(0.5rt+0.5rb,0,5hs/10)、(0.3rt+0.7rb,0,3hs/10)、(0.1rt+0.9rb,0,hs/10)、[0,-(0.9rt+0.1rb),9hs/10]、(0,0.9rt+0.1rb,9hs/10)、[0,-(0.7rt+0.3rb),7hs/10]、(0,0.7rt+0.3rb,7hs/10)、[0,-(0.5rt+0.5rb),5hs/10]、(0,0.5rt+0.5rb,5hs/10)、[0,-(0.3rt+0.7rb),3hs/10]、(0,0.3rt+0.7rb,3hs/10)、[0,-(0.1rt+0.9rb),hs/10]、(0,0.1rt+0.9rb,hs/10)。如果待测坐便器样品安装时紧靠两个反射平面放置，则测量表面为1/2截头圆锥体，其顶部水平面的面积st＝πrt2/2,侧部倾斜面的面积ss＝πhs×(rb+rt)÷2；第1～11个顶部传声器位置坐标(x,y,z)分别为[0,-(0.9rt+0.1rb),9hs/10]、[0,-(0.7rt+0.3rb),7hs/10]、[0,-(0.5rt+0.5rb),5hs/10]、[0,-(0.3rt+0.7rb),3hs/10]、[0,-(0.1rt+0.9rb),hs/10]、
所述的声压级测量，按下述步骤进行：
(1)除保留1个待测坐便器样品及三脚架等必要实验器具外，将测试室内其余物品全部搬离，测试室内不得有多余人员在场；实验操作员不得穿戴有明显吸声特性的衣物；
(2)对落地式陶瓷坐便器样品进行冲洗噪声测试前，首先用钢直尺和直角尺测量其尺寸l1、l2、l3并记录；根据样品安装方式所涉反射平面的数量，确定声源基准体的空间定位并计算其特征尺寸d0；选择适用的截头圆锥体包络声源测量表面并计算其特定尺寸rb、rt和hs；按照所选截头圆锥体测量表面的传声器位置阵列，计算各个测点坐标并记录；
(3)测量所用声级计应符合gb/t3785.1-2010中1型仪器要求，检定周期不超过2年；滤波器符合iec61260:1995中1型仪器要求,校准周期不超过1年。每次试验开始前及结束后，均使用符合gb/t15173中1级准确度要求的声校准器在声级计测量频率范围内的一个或多个频率上对其进行校验；读数差值不大于0.5db；
(4)坐便器冲洗噪声测试室可为半消音室或混响室，确保测试室内可利用空间的容积符合待测陶瓷坐便器样品安装要求，并具备冲洗功能所需给/排水条件，试验用水的静压力可调控；其中半消音室内本底噪声不大于16db(a)，能够提供反射面上方近似自由场的声学条件，检定周期不超过5年；混响室内本底噪声不大于25db(a)，混响时间介于5s～6s范围内；
(5)在符合上述要求的测试室内，根据所选截头圆锥体顶部水平测量表面及侧部倾斜测量表面的传声器位置阵列，对各个测点坐标进行定位；同时将三脚架移至测点位置处并将具备相关声学性能的声级计置于其顶部云台，确保传声器的取向与其校准时声波入射角相同并垂直指向测量表面；
(6)以一个完整的正常冲水周期(半冲或全冲)作为声级计声频信号采集的积分时间，如果待测坐便器样品冲水周期小于20s，则积分时间以20s计；应用声级计的a计权等效声级的慢时间计权特性“s”分别测定截头圆锥体顶部水平测量表面及侧部倾斜测量表面上背景噪声的累计百分数时间平均声压级lpai(b)(50)t和lpai(b)(50)s；在每个传声器位置连续测量3次，取其算术平均值作为该位置处背景噪声的声压级测量值并记录。若每个位置处3次所测得的声压级之差大于0.5db，则重新测量并记录；
(7)将试验静压力调整为0.35mpa±0.05mpa，并将水箱调至其工作水位线标识，冲水使便器样品水封充水至正常水位；然后，将便器盖板抬起，根据待测用水量要求，按照正常方式启动冲水装置并立即开始计时；以一个完整的正常冲水周期(半冲或全冲)作为声级计的声频信号采集积分时间，如果坐便器样品的冲水周期小于20s，则积分时间以20s计；应用声级计的a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”分别测定截头圆锥体顶部水平测量表面及侧部倾斜测量表面上坐便器冲洗噪声的时间平均最大声压级l′pai(st)(max)t和l′pai(st)(max)s；在每个传声器位置连续测量3次，取其算术平均值作为该位置处冲洗噪声的声压级测量值并记录；若每个位置处3次所测得的声压级之差大于0.5db，则重新测量；同时记录每次冲水的静压力、用水量和冲水周期。
所述的有效感觉噪声级计算，按下述步骤进行：
(1)计算公式选择：参考gb/t3767-2016《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》和gb9661-1988《机场周围飞机噪声测量方法》中相关规定，本专利所涉测试参数的计算公式如下：
如果△lpa(max)＞15db，则无需进行背景噪声修正；若6db≤△lpa(max)≤15db，则按照式(8)进行修正。
k1a＝-10lg(1-10-0.1△lpa(max))………………………………………………………(8)
k2a＝l0lg(l+4s/a)…………………………………………………………………(9)
当k2a≤4db时，按照本专利方法所做的测量有效；其中半消音室和混响室房间的吸声量计算公式分别为：
a＝α·sν…………………………………………………………………………(10)
a＝0.16v/tn………………………………………………………………………(11)
式中:
l′pai(st)(max)t——正常冲水周期内，在截头圆锥体顶部水平测量表面第i个传声器位置处测得的坐便器冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级，单位为分贝(db)；
nmt——截头圆锥体顶部水平测量表面的传声器位置数目；
l′pai(st)(max)s——正常冲水周期内，在截头圆锥体侧部倾斜测量表面第i个传声器位置处测得的坐便器冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级，单位为分贝(db)；
nms——截头圆锥体侧部倾斜测量表面的传声器位置数目；
st——截头圆锥体顶部水平测量表面的面积，单位为平方米(m2)；
ss——截头圆锥体侧部倾斜测量表面的面积，单位为平方米(m2)；
lpai(b)(50)t——正常冲水周期内，在截头圆锥体顶部水平测量表面第i个传声器位置处测得的背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级，单位为分贝(db)；
lpai(b)(50)s——正常冲水周期内，在截头圆锥体侧部倾斜测量表面第i个传声器位置处测得的背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级，单位为分贝(db)；
k1a——背景噪声修正值；
k2a——测试环境修正值；
s——截头圆锥体测量表面的面积，单位为平方米(m2)；
a——测试室内1khz频率处房间的等效吸声面积，单位为平方米(m2)；
α——测试室房间表面的a计权平均吸声系数，其数值范围参见gb/t3767-2016中表a.1；
sν——测试室房间边界的总面积(墙、地板、天花板)，单位为平方米(m2)；
v——测试房间体积，单位为立方米(m3)；
tn——测得的a计权或频带混响时间，单位为秒(s)；
lepn——每个落地式陶瓷坐便器在正常冲水周期内应用截头圆锥体测量表面法测得的冲洗噪声的有效感觉噪声级，单位为分贝(db)；
td——落地式陶瓷坐便器样品正常的冲水周期，即声级计声频信号采集的积分时间，单位为秒(s)；
lepn1、lepn2、lepn3——每组三个落地式陶瓷坐便器样品冲洗噪声的有效感觉噪声级，单位为分贝(db)；
(2)数据修约要求：坐便器冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级l′pai(st)(max)t、l′pai(st)(max)s和背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级lpai(b)(50)t、lpai(b)(50)s测量结果保留小数点后一位有效数字，其时间平均声压级均值
(3)测量不确定度：本专利方法规定截头圆锥体测量表面上落地式陶瓷坐便器冲洗噪声a计权时间平均最大声压级测定结果的重复性标准偏差σomc上限值不大于1.5db。参考标准gb/t3767-2016中相关内容，在一个完整的正常冲水周期内，由同一位实验人员使用同一台声级计，对同一个安装位置处同一件落地式陶瓷坐便器样品所选用的同一种截头圆锥体测量表面上a计权时间平均最大声压级平均值
式中：
所述的结果评价计算，按下述步骤进行：
(1)根据国家环保规范和相关产品标准要求，采取以下分级判定标准：
(2)当某个样品冲洗噪声的有效感觉噪声级lepn大于此组3个样品冲洗噪声有效感觉噪声级算术平均值
附图说明
图1是本发明中一个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源基准体示意图；
图中：d0—声源特征尺寸，m；l1—基准体的长度，m；l2—基准体的宽度，m；l3—基准体的高度，m；o—坐标原点；
图2是本发明中两个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源基准体示意图；
图中：d0—声源特征尺寸，m；l1—基准体的长度，m；l2—基准体的宽度，m；l3—基准体的高度，m；o—坐标原点；
图3是本发明中三个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源基准体示意图；
图中：d0—声源特征尺寸，m；l1—基准体的长度，m；l2—基准体的宽度，m；l3—基准体的高度，m；o—坐标原点；
图4是本发明中一个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源的截头圆锥体侧部倾斜测量表面及其传声器位置阵列；
图中：●—传声器位置
(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)；hs—截头圆锥体测量表面的高度；rt—截头圆锥体顶部的半径；rb—截头圆锥体底部的半径；
图5是本发明中一个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源的截头圆锥体顶部水平测量表面及其传声器位置阵列；
图中：●—传声器位置(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16)；rt—截头圆锥体顶部水平测量表面的半径；
图6是本发明中两个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源的1/2截头圆锥体侧部倾斜测量表面及其传声器位置阵列；
图中：●—传声器位置(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11)；hs—1/2截头圆锥体测量表面的高度；rt—1/2截头圆锥体顶部的半径；rb—1/2截头圆锥体底部的半径；
图7是本发明中两个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源的1/2截头圆锥体顶部水平测量表面及其传声器位置阵列；
图中：●—传声器位置(1,2,3,4,5,6,7,8,9)；rt—1/2截头圆锥体顶部水平测量表面的半径。
图8是本发明中三个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源的1/4截头圆锥体侧部倾斜测量表面及其传声器位置阵列；
图中：●—传声器位置(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)；hs—1/4截头圆锥体测量表面的高度；rt—1/4截头圆锥体顶部的半径；rb—1/4截头圆锥体底部的半径；
图9是本发明中三个反射平面上的落地式陶瓷坐便器冲洗噪声源的1/4截头圆锥体顶部水平测量表面及其传声器位置阵列；
图中：●—传声器位置(1,2,3,4,5)；rt—1/4截头圆锥体顶部水平测量表面的半径；
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本实施例以产自河北唐山且内部结构为喷射虹吸式、双档标称用水量分别为6l和3l的落地式陶瓷坐便器产品在全冲用水量条件下的冲洗噪声检测为例说明
具体的检测方法按下述步骤进行：
(1)样品安装及调试
1.1样品数量、规格
将同一厂家、同一批次生产的3个类型、规格、尺寸相同的瓷质或炻陶质落地式坐便器样品作为一组，其内部结构可为冲落式或虹吸式，使用冲洗水箱等重力式冲水装置(单冲式或双冲式)。
1.2样品安装
配备满足额定用水量要求的冲洗水箱及便器水箱配件，并配备适合尺寸的坐圈、盖板及法兰(对于排水方式为后排式的坐便器样品，应使用尺寸合适的法兰将其排水方式由后排式调整为下排式)。按照gb6952-2015中第8.8.2.1条规定的水箱式便器试验供水系统标准化调试程序，对待测坐便器样品的水箱供水系统进行调试，应符合相关要求；冲洗水箱的工作水位能够满足正常冲洗过程需要，名义用水量与实际用水量相等。
1.3连接密封性测试
参照生产厂的安装说明为待测落地式陶瓷坐便器样品装配相应的冲水装置和进水管，按照gb6952-2015中第8.11条规定进行连接密封性试验，即在0.1mpa的试验用水压力条件下，连续保持15min，连接管路应无渗漏，确保坐便器和冲水装置具有良好的整体密封性。
1.4样品定位
1.4.1对于安装时不靠近任何一面墙壁的落地式陶瓷坐便器样品，如果在半消音室反射面上方近似自由场的声学环境中进行测试，可直接将待测样品安放于地面中央并确保其冲洗功能正常。如果在刚性壁面室或专用混响室中进行测试，则将样品置于地面上并使其与任何一面墙壁之间的距离均不小于1.0m，同时确保冲洗功能正常。
1.4.2对于靠近墙壁安装的落地式陶瓷坐便器样品，可在刚性壁面室或专用混响室中进行测试，将待测样品安放于地面上，使其背面与所靠近的垂直墙壁反射面之间距离为15cm±5cm，并确保样品与室内其余三面墙壁之间的距离均不小于1.5m；同时保证冲洗功能正常。
1.4.3对于靠近墙角安装的落地式陶瓷坐便器样品，可在刚性壁面室或专用混响室中进行测试，将待测样品安放于地面上，使其背面及侧面与所靠近的两个垂直墙壁反射面之间距离为15cm±5cm，并确保样品与室内另外两面墙壁之间的距离不小于1.5m；同时保证冲洗功能正常。
(2)声源基准体及截头圆锥体测量表面的确定
2.1坐便器冲洗噪声源基准体的形状和尺寸
参考gb/t3767-2016《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》中第7.1条相关规定，利用三维坐标系统对声源基准体的位置和尺寸进行设定；以声源基准体及其在相邻反射平面上的镜像所组成箱体的中心作为坐标原点o，水平轴x和y分别与基准体的长和宽平行。以坐便器样品的水平长度作为声源基准体的长度l1、以冲洗水箱的水平宽度为声源基准体的宽度l2、以水箱工作水位线至地面的垂直距离作为声源基准体的高度l3；对应于不同的测试环境条件，声源基准体的特征尺寸d0分别为[(l1/2)2+(l2/2)2+l32]1/2(一个反射平面)、[l12+(l2/2)2+l32]1/2(两个反射平面)和[l12+l22+l32]1/2(三个反射平面)，单位为米(m)。
2.2截头圆锥体测量表面的选择及传声器位置阵列的确定
参考标准gb/t3767-2016中第7.2.5条和第8.1.3条有关圆柱体测量表面的规定，试验所采用的截头圆锥体测量表面是一个以三维坐标系统中通过坐便器水封中心点的z轴作为母线、以坐圈水平宽度为底部直径的截头圆锥体；其顶部半径rt＝l1/2+d，底部半径rb＝l2/2，高hs＝l3/2+d；式中l1、l2、l3分别为声源基准体的长、宽和高，d＝1.0m；截头圆锥体测量表面的总面积s为顶部水平面的面积st与侧部倾斜面的面积ss之和。
2.2.1如果待测坐便器样品安装时按照本实施例中第1.4.1条进行定位，则测量表面为一个完整的截头圆锥体，其顶部水平面的面积st＝πrt2，侧部倾斜面的面积ss＝πhs×(rb+rt)；测量表面及其传声器位置阵列如图4和图5所示，第1～16个顶部传声器位置坐标(x,y,z)分别为(0,7rt/8,hs)、(0,5rt/8,hs)、(0,3rt/8,hs)、(0,rt/8,hs)、(7rt/8,0,hs)、(5rt/8,0,hs)、(3rt/8,0,hs)、(rt/8,0,hs)、(0,-7rt/8,hs)、(0,-5rt/8,hs)、(0,-3rt/8,hs)、(0,-rt/8,hs)、(-7rt/8,0,hs)、(-5rt/8,0,hs)、(-3rt/8,0,hs)、(-rt/8,0,hs)；第1～20个侧部传声器位置坐标(x,y,z)分别为[-(0.9rt+0.1rb),0,9hs/10]、[-(0.7rt+0.3rb),0,7hs/10]、[-(0.5rt+0.5rb),0,5hs/10]、[-(0.3rt+0.7rb),0,3hs/10]、[-(0.1rt+0.9rb),0,hs/10]、(0.9rt+0.1rb,0,9hs/10)、(0.7rt+0.3rb,0,7hs/10)、(0.5rt+0.5rb,0,5hs/10)、(0.3rt+0.7rb,0,3hs/10)、(0.1rt+0.9rb,0,hs/10)、[0,-(0.9rt+0.1rb),9hs/10]、(0,0.9rt+0.1rb,9hs/10)、[0,-(0.7rt+0.3rb),7hs/10]、(0,0.7rt+0.3rb,7hs/10)、[0,-(0.5rt+0.5rb),5hs/10]、(0,0.5rt+0.5rb,5hs/10)、[0,-(0.3rt+0.7rb),3hs/10]、(0,0.3rt+0.7rb,3hs/10)、[0,-(0.1rt+0.9rb),hs/10]、(0,0.1rt+0.9rb,hs/10)。
2.2.2如果待测坐便器样品安装时按照本实施例中第1.4.2条进行定位，则测量表面为1/2截头圆锥体，其顶部水平面的面积st＝πrt2/2，侧部倾斜面的面积ss＝πhs×(rb+rt)÷2；测量表面及其传声器位置阵列如图6和图7所示，第1～11个顶部传声器位置坐标(x,y,z)分别为[0,-(0.9rt+0.1rb),9hs/10]、[0,-(0.7rt+0.3rb),7hs/10]、[0,-(0.5rt+0.5rb),5hs/10]、[0,-(0.3rt+0.7rb),3hs/10]、[0,-(0.1rt+0.9rb),hs/10]、
2.2.3如果待测坐便器样品安装时按照本实施例中第1.4.3条进行定位，则测量表面为1/4截头圆锥体，其顶部水平面的面积st＝πrt2/4,侧部倾斜面的面积ss＝πhs×(rb+rt)÷4；测量表面及其传声器位置阵列如图8和图9所示，第1～6个顶部传声器位置坐标(x,y,z)分别为
(3)声压级测量
3.1除保留1个待测坐便器样品及三脚架等必要实验器具外，将测试室内其余物品全部搬离，测试室内不得有多余人员在场；实验操作员不得穿戴有明显吸声特性的衣物。
3.2对落地式陶瓷坐便器样品进行冲洗噪声测试前，首先用钢直尺和直角尺测量其尺寸l1、l2、l3并记录；根据样品安装方式所涉反射平面的数量，确定声源基准体的空间定位并计算其特征尺寸d0；选择适用的截头圆锥体包络声源测量表面并计算其特定尺寸rb、rt和hs；按照所选截头圆锥体测量表面的传声器位置阵列，计算各个测点坐标并记录。
3.3测量所用声级计应符合gb/t3785.1-2010中1型仪器要求，检定周期不超过2年；滤波器符合iec61260:1995中1型仪器要求,校准周期不超过1年。每次试验开始前及结束后，均使用符合gb/t15173中1级准确度要求的声校准器在声级计测量频率范围内的一个或多个频率上对其进行校验；读数差值不大于0.5db。
3.4坐便器冲洗噪声测试室可为半消音室或混响室，确保测试室内可利用空间的容积符合待测陶瓷坐便器样品安装要求，并具备冲洗功能所需给/排水条件，试验用水的静压力可调控；其中半消音室内本底噪声不大于16db(a)，能够提供反射面上方近似自由场的声学条件，检定周期不超过5年；混响室内本底噪声不大于25db(a)，混响时间介于5s～6s范围内。
3.5在符合上述要求的测试室内，根据所选截头圆锥体顶部水平测量表面及侧部倾斜测量表面的传声器位置阵列，对各个测点坐标进行定位；同时将三脚架移至测点位置处并将具备相关声学性能的声级计置于其顶部云台，确保传声器的取向与其校准时声波入射角相同并垂直指向测量表面。
3.6以一个完整的正常冲水周期(半冲或全冲)作为声级计声频信号采集的积分时间，如果待测坐便器样品冲水周期小于20s，则积分时间以20s计；应用声级计的a计权等效声级的慢时间计权特性“s”分别测定截头圆锥体顶部水平测量表面及侧部倾斜测量表面上背景噪声的累计百分数时间平均声压级lpai(b)(50)t和lpai(b)(50)s；在每个传声器位置连续测量3次，取其算术平均值作为该位置处背景噪声的声压级测量值并记录。若每个位置处3次所测得的声压级之差大于0.5db，则重新测量并记录。
3.7将试验静压力调整为0.35mpa±0.05mpa，并将水箱调至其工作水位线标识，冲水使便器样品水封充水至正常水位；然后，将便器盖板抬起，根据待测用水量要求，按照正常方式启动冲水装置并立即开始计时；以一个完整的正常冲水周期(半冲或全冲)作为声级计的声频信号采集积分时间，如果坐便器样品的冲水周期小于20s，则积分时间以20s计；应用声级计的a计权等效声级的快时间计权特性“f”和功能键“peak”分别测定截头圆锥体顶部水平测量表面及侧部倾斜测量表面上坐便器冲洗噪声的时间平均最大声压级l′pai(st)(max)t和l′pai(st)(max)s；在每个传声器位置连续测量3次，取其算术平均值作为该位置处冲洗噪声的声压级测量值并记录；若每个位置处3次所测得的声压级之差大于0.5db，则重新测量；同时记录每次冲水的静压力、用水量和冲水周期。
(4)结果计算
4.1计算公式
参考gb/t3767-2016《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》和gb9661-1988《机场周围飞机噪声测量方法》中相关规定，本实施例所涉测试参数的计算公式如下：
如果△lpa(max)＞15db，则无需进行背景噪声修正；若6db≤△lpa(max)≤15db，则按照式(8)进行修正。
k1a＝-10lg(1-10-0.1△lpa(max))………………………………………(8)
k2a＝l0lg(l+4s/a)…………………………………………………………………(9)
当k2a≤4db时，按照本专利方法所做的测量有效；其中半消音室和混响室房间的吸声量计算公式分别为：
a＝α·sν…………………………………………………………………………(10)
a＝0.16v/tn………………………………………………………………………(11)
式中:
l′pai(st)(max)t——正常冲水周期内，在截头圆锥体顶部水平测量表面第i个传声器位置处测得的坐便器冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级，单位为分贝(db)；
nmt——截头圆锥体顶部水平测量表面的传声器位置数目；
l′pai(st)(max)s——正常冲水周期内，在截头圆锥体侧部倾斜测量表面第i个传声器位置处测得的坐便器冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级，单位为分贝(db)；
nms——截头圆锥体侧部倾斜测量表面的传声器位置数目；
st——截头圆锥体顶部水平测量表面的面积，单位为平方米(m2)；
ss——截头圆锥体侧部倾斜测量表面的面积，单位为平方米(m2)；
lpai(b)(50)t——正常冲水周期内，在截头圆锥体顶部水平测量表面第i个传声器位置处测得的背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级，单位为分贝(db)；
lpai(b)(50)s——正常冲水周期内，在截头圆锥体侧部倾斜测量表面第i个传声器位置处测得的背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级，单位为分贝(db)；
k1a——背景噪声修正值；
k2a——测试环境修正值；
s——截头圆锥体测量表面的面积，单位为平方米(m2)；
a——测试室内1khz频率处房间的等效吸声面积，单位为平方米(m2)；
α——测试室房间表面的a计权平均吸声系数，其数值范围参见gb/t3767-2016中表a.1；
sν——测试室房间边界的总面积(墙、地板、天花板)，单位为平方米(m2)；
v——测试房间体积，单位为立方米(m3)；
tn——测得的a计权或频带混响时间，单位为秒(s)；
lepn——每个落地式陶瓷坐便器在正常冲水周期内应用截头圆锥体测量表面法测得的冲洗噪声的有效感觉噪声级，单位为分贝(db)；
td——落地式陶瓷坐便器样品正常的冲水周期，即声级计声频信号采集的积分时间，单位为秒(s)；
lepn1、lepn2、lepn3——每组三个落地式陶瓷坐便器样品冲洗噪声的有效感觉噪声级，单位为分贝(db)。
4.2数据修约要求：坐便器冲洗噪声的a计权时间平均最大声压级l′pai(st)(max)t、l′pai(st)(max)s和背景噪声的a计权累计百分数时间平均声压级lpai(b)(50)t、lpai(b)(50)s测量结果保留小数点后一位有效数字，其时间平均声压级均值
4.3测量不确定度：本专利方法规定截头圆锥体测量表面上落地式陶瓷坐便器冲洗噪声a计权时间平均最大声压级测定结果的重复性标准偏差σomc上限值不大于1.5db。参考标准gb/t3767-2016中相关内容，在一个完整的正常冲水周期内，由同一位实验人员使用同一台声级计，对同一个安装位置处同一件落地式陶瓷坐便器样品所选用的同一种截头圆锥体测量表面上a计权时间平均最大声压级平均值
式中：
(5)性能判定
5.1根据国家环保规范和相关产品标准要求，采取以下分级判定标准：
5.2当某个样品冲洗噪声的有效感觉噪声级lepn大于此组3个样品冲洗噪声有效感觉噪声级算术平均值
本实施例所用试验设施、仪器设备和试验器材：
(1)试验设施
半消音室：室内建筑净尺寸为9.8m×7.3m×5.9m，安挂吸声尖劈后有效空间尺寸为7.8m×5.3m×4.9m，有效容积为203m3，有效使用面积为41m2。以瓷砖地面作为单一反射平面，室内除配备相应的给/排水管道外再无其他固定设施；当实验室正常作业、周围无异常干扰时，室内本底噪声低于14.1db(a)；声压级测量结果的扩展不确定度为u95＝(0.4～1.0)db，k＝2。
(2)试验设备及器材
2.1声级计：日本理音公司生产、型号为na-28、可测量等效连续声压leq，性能符合gb/t3785中1型积分声级计规定，滤波器满足gb3241要求；a加权线性操作量程为25db～130db，峰值声级测量上限为143db，固有噪音a加权最大值为17db，测量频率量程为10hz～20khz，采样周期为15.6ms。声压级不确定度u＝0.4db～1.0db(k＝2)；参考频率处声压级不确定度u＝0.07db(k＝2)；校准结果的不确定度为u＝1.0db(k＝2)。
2.2声校准器：亿欧仪表设备有限公司生产、型号为awa6221a，用于声级计的绝对声压校准，声学性能符合gb/t15173中1级准确度要求；标称声压级为94db和114db(以20μpa为基准)，适用频率范围为1khz～5hz，声压级准确度为±0.2db(23℃)和±0.3db(-10℃～50℃)，94db时总谐波失真≤1％。
2.3尺子：分度值为1mm的钢直尺、直角尺。
2.4水封尺：分度值为1mm。
2.5秒表：精度为0.01s。
2.6三脚架：碳纤维或铝合金材质，承重10kg以上，含云台最大高度2.0m。
本实施例的检测数据及结果计算：
在半消音室内，应用截头圆锥体测量表面法对落地式陶瓷坐便器的冲洗噪声进行检测，相关检测数据及结果评价见表1。
表1落地式陶瓷坐便器冲洗噪声检测数据(一个反射平面)
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
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