实验动物设施的噪声不确定度评定*

刘 巍 侯丰田 梁春南

(中国食品药品检定研究院，北京 102629)

噪声是人们不喜欢听到的声音，而对于实验动物而言更是如此。常见的实验动物如小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬等的听觉远比人类敏感，长期暴露于噪声中不仅会影响实验动物的行为，还会对其生理产生不良影响[1-2]。

检测的目的是为了获得检测结果，依据标准要求结合检测结果和不确定度对该设施、房间进行判定合格或不合格。不确定度评定和表示方法的统一，是科技交流和国际贸易进一步发展的要求，使得不同国家及地区的不同实验室产生的测量结果可以在相同维度下进行横向比较，为达成结果互认提供数据基础和技术支撑。

目前，关于实验动物设施噪声试验不确定度评定的研究较少，测量结果不够精确。因此，针对实验动物设施的噪声试验，通过分析不确定来源、建立相关数学模型、选择正确的测量方法，详细阐述噪声不确定的评定方法，为今后实验动物设施噪声检测的不确定度分析及精确测量提供理论依据。

1 测量方法

实验动物设施噪声试验依据GB 14925—2010《实验动物 环境及设施》[3]，测试房间为北京某科研单位的实验动物实验设施。测量条件符合GB 14925—2010的静态检测要求，在实验动物设施内空调机组正常连续运转48 h后，工艺设备已安装，室内无动物及生产实验工作人员的条件下进行检测。当房间面积≤10 m2时，于房间中心离地1.2 m高度设一个点；当面积≥10 m2的房间，在室内离开墙壁反射面1.0 m及中心位置，离地面1.2 m高度布点检测。噪声测定以声级计A档为准进行测定。

噪声试验采用准确度2级，测量范围30～130 dB(A)的AWA5636-2型声级计。测试时将声级计放在标准测量点位置。

2 不确定度来源

测试房间1(房间面积4 m2)和测试房间2(房间面积63 m2)均已连续平稳运行超过48 h，测量过程在室温下进行，温湿度影响不计。

检测前与机组运行人员确定，通过固定机组运行频率、风阀开度等措施降低检测期间机组运行参数的波动对结果的影响。检测时，待测房间内及相邻房间无大型设备运行，房间内及相邻房间无工作人员，无额外噪声源的影响。因此，房间噪声的不确定度来源主要有：①在相同环境条件下，被测量房间重复观测值的变化。②声级计测量噪声时的测量不确定度。③声级计分辨率引起的误差。

3 数学模型

3.1 测量方法及计算公式

每个测试点的噪声读取符合GB 14925—2010的要求，重复测量20次，当房间面积≥10 m2时，取5个测试位点的均值为房间平均噪声，再按公式1计算。

(1)

式中，NA为房间噪声，dB(A)；Ni为房间各次测试噪声值；20为房间重复测试次数。

3.2 测量不确定度及评定[3]

3.2.1A类评定：对在规定测量条件下测得的量值用统计分析方法进行的测量不确定分量的评定，称为A类评定。相同条件下重复测试20次，结果见表1所列。

表1 连续20次测得的噪声值Table 1 Twenty consecutive measuresof noise value

根据贝塞尔公式(公式2)，单次测量的标准偏差s(N)和A类标准不确定度结果见表2所列。

(2)

3.2.2B类评定：用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定，称为B类评定，在本研究中即由声级计测量误差引起的标准不确定度。

声级计的最大允差所引入的不确定度。

①声级计频率计权和频率响应允差引入的不确定度：依据JJG 188—2017《声级计》要求[4]，声级计频率计权和频率响应允差按均匀分布考虑，在250～4 000 Hz频段，声级计的频率计权和频率响应的允差及不确定度见表2所列。

表2 2级声级计A级频率计权和接受限Table 2 Sound meter A frequencymetering and acceptance limit

取该频段中的最大允差3.0 dB为评定参数，得到u2(N)=1.3 dB

③合成标准不定度评定：各不确定度分量见表3所列。

表3 噪声测量不确定度Table 3 Noise measurement uncertainty

噪声测量的合成标准不确定度uc(N)

uc(N)房间1=1.3 dB(A)

uc(N)房间2=1.3 dB(A)

④ 扩展不确定度评定：取置信概率为95%，包含因子k=2，则房间噪声测量值的扩展不确定度为：

U=2×uc(N)=2×1.3 dB(A)=2.6 dB(A)

3.3 结果报告

U(测试房间1)=(55.4±2.6) dB(A)，k=2

U(测试房间2)=(52.0±2.6) dB(A)，k=2

4 结论

噪声是实验动物设施的一个必要检测项目，其检测结果直接反映房间日常运行状况，选择正确测量方法，分析房间噪声不确定度的来源，评定出噪声的不确定度，最终出具检测结果报告。

通过对不同面积的房间噪声按照《实验动物 环境及设施》的要求进行检测，检测结果的扩展不确定度一致，说明基于国标的检测方法，并结合本文所采用的数学模型能够更准确地反映出检测结果的不确定度。《测量不确定度评估和表示》[5]中指出，不确定度的计算与对测量性质及使用的测量方法、测量过程的详尽了解有着密切的关系。

通过分析各种不确定分量可以知道，不确定度主要源于声级计最大允差和声级计分辨率，在对实验动物设施进行检测时，应严格按照声级计和检测标准规定的方法使用声级计，以减小检测结果的测量不确定度。

在实验动物设施中，噪声的判断标准是≤60 dB(A)为符合要求。本研究的测量结果显示两个房间都符合标准要求。若房间检测结果为(57.5±2.6)dB (A)，则噪声结果将不符合要求。若不考虑不确定度，仅看测量结果便失去不确定度临界分析的意义。