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聲學(xué)測(cè)試室與環(huán)境

2019-03-13 12:16:54·  來(lái)源：索辰信息  
　
聲功率測(cè)試
需求是相似的，但是房間容量必須是用于精確等級(jí)測(cè)試聲源容量的100倍。此外，還需要在低于200 V1/3的頻率進(jìn)行聲音吸收，其中V是用立方米表示的體積。
 
建造問(wèn)題
 
測(cè)試室使用混凝土建造的，對(duì)于聲音吸收測(cè)試十分有用，但是需要為聲音功率等級(jí)測(cè)試添加低頻率聲音吸收材料。用模塊化鋼板建造的測(cè)試室對(duì)聲音功率等級(jí)測(cè)試十分有用，因?yàn)殇摪逶诘皖l下十分靈活，提供了正確的低頻吸收能力。鋼板測(cè)試室在聲音吸收測(cè)試中并不是最有效的：提高的低頻聲音吸收可能會(huì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容忍的極限，從而使解析低頻下典型的聲音吸收數(shù)值變得困難。
 
聲壓/功率關(guān)系
 
測(cè)試室是設(shè)計(jì)用于大量的房間模式使用的，在極高模式數(shù)量的統(tǒng)計(jì)極限下，會(huì)產(chǎn)生聲壓級(jí)別和聲音功率級(jí)別的以下簡(jiǎn)單關(guān)系：
其中LP是聲壓級(jí)別，LW是聲音功率級(jí)別，A是測(cè)試室的Sabine吸收。根據(jù)溫度和靜態(tài)壓力，標(biāo)準(zhǔn)給出了多個(gè)修正。對(duì)于聲音功率測(cè)試，為了補(bǔ)償墻壁大于均值的聲音能量密度引進(jìn)了Waterhouse修正。
 
如果模式數(shù)量足夠多，聲壓等級(jí)本質(zhì)上是在測(cè)試室的中央部分統(tǒng)一的。注意模式數(shù)量與Vf3成正比，因此隨著頻率降低，模式數(shù)量快速減小。將測(cè)試室的體積翻倍有效擴(kuò)展了三分之一音階的低頻性能。
 
聲音隔離
 
良好設(shè)計(jì)并經(jīng)過(guò)良好構(gòu)建的外殼對(duì)噪聲的降低通常在數(shù)值上大大小于外殼組件的聲音傳播損失。這是因?yàn)槿魏未┐踢M(jìn)入測(cè)試室內(nèi)部的聲音會(huì)在幾次反射之內(nèi)滯留在測(cè)試室內(nèi)，從而提高能量強(qiáng)度。因此第i個(gè)三分之一音高的內(nèi)部聲強(qiáng)等級(jí)為：
在存在活躍寬帶噪聲源的聲壓等級(jí)將在所有感興趣的頻帶內(nèi)，比環(huán)境聲音等級(jí)（包括脈沖事件）高45 dB或更多。
 
驗(yàn)證
 
對(duì)于聲音吸收：
  • 空房間聲音吸收系數(shù)。
  • 在沒(méi)有測(cè)試標(biāo)本存在的情況下，對(duì)測(cè)試室的麥克風(fēng)位置衰減速率的變化進(jìn)行測(cè)量。
  • 在有測(cè)試標(biāo)本存在的情況下，對(duì)衰減速率變化進(jìn)行測(cè)量。使用參照測(cè)試標(biāo)本。
  • 在有聲源位置的情況下，對(duì)衰減速率變化進(jìn)行測(cè)量。
對(duì)于聲音功率：
  • 空房間聲音吸收系數(shù)。
  • 對(duì)于寬帶噪聲源，平均聲壓等級(jí)隨著參照聲源在測(cè)試室內(nèi)位置的變化。
  • 對(duì)于音高聲源，聲壓等級(jí)隨著麥克風(fēng)位置對(duì)于播放間斷音高喇叭的聲壓等級(jí)變化。
共響室對(duì)聲音功率的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)
  • 缺點(diǎn)：聲源的方向信息丟失
  • 缺點(diǎn)：聲音的時(shí)間歷史丟失
  • 優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)較高的測(cè)量精度
  • 缺點(diǎn)：需要較大、經(jīng)過(guò)仔細(xì)驗(yàn)證的測(cè)試室，大約為200立方米
  • 優(yōu)點(diǎn)：可以使用一個(gè)麥克風(fēng)快速完成測(cè)量
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
  • ANSI S12.31/S12.32
  • ISO 3741/3742
  • ASTM C423/ISO 354
4. 自由場(chǎng)室
自由場(chǎng)室是半消音室的近似。不在墻壁和天花板上布置消音楔子，而是在測(cè)試室的墻壁和天花板布置幾英寸的玻璃纖維或是類似的聲音吸收材料。小房間以及用于低頻測(cè)試的房間需要的材料層較厚，大房間以及用于高頻測(cè)試的房間有時(shí)候僅包含三英寸的聲音吸收材料。
自由場(chǎng)室用于工程級(jí)別和調(diào)查級(jí)別的聲音功率測(cè)試。自由場(chǎng)室還用于聲音強(qiáng)度測(cè)試，其主要功能是控制環(huán)境噪聲，通過(guò)降低聲音反射提高強(qiáng)度測(cè)試的精度。
 
用于工程等級(jí)的聲音功率測(cè)試，需要使用平行六面體測(cè)試表面。主要驗(yàn)證步驟是在參照聲源上完成聲壓測(cè)試，注意聲音功率差別是根據(jù)測(cè)量網(wǎng)格計(jì)算的。最大允許出現(xiàn)2 dB差別。如果差別過(guò)大，室內(nèi)的聲音吸收材料無(wú)法改進(jìn)，解決方案是使用更多布置在聲源附近的麥克風(fēng)。
 
關(guān)于聲音強(qiáng)度測(cè)試的注意事項(xiàng)
 
聲音強(qiáng)度的理論指出測(cè)試方法可以完全消除室內(nèi)聲音反射和環(huán)境噪聲的影響。這個(gè)理論背后要點(diǎn)是：
  • 使用無(wú)限多的采樣點(diǎn)
  • 源輸出完全穩(wěn)定或是所有點(diǎn)同時(shí)采樣
實(shí)際實(shí)現(xiàn)要求在一段時(shí)間內(nèi)順序采樣有限多的點(diǎn)。因此盡管這個(gè)方法可以將反射效應(yīng)抑制到一定的程度，它卻無(wú)法完全消除它。自由場(chǎng)室通常提供充足的聲音吸收和聲音隔絕，從而可以得到聲音強(qiáng)度方法的完美結(jié)果。
 
自由場(chǎng)房間的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：可以接受的測(cè)量精度
優(yōu)點(diǎn)：需要大小適中、相對(duì)便宜、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的測(cè)試室。
缺點(diǎn)：大量的麥克風(fēng)位置需要使用大量麥克風(fēng)。如果實(shí)驗(yàn)室吞吐量是重要的，則需要考慮多通道的同步采集。
缺點(diǎn)：除了聲音強(qiáng)度外，相比半消音室精度較低。
 
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
  • ANSI S12.34
  • ISO 3744
  • ANSI S12.10
  • ISO 7779
  • ECMA 74
  • ANSI S12.12
  • ANSI S12.36
  • ISO 3746
5. 其他環(huán)境
“其他環(huán)境”是剩下所有種類的類別，包含適當(dāng)條件、測(cè)試室外、測(cè)試非專用地區(qū)（例如會(huì)議室）等等。在大多數(shù)情況下，他們是用于調(diào)查等級(jí)的聲音功率測(cè)試。可能需要很大、很安靜的地方完成工程等級(jí)的測(cè)量。
 
對(duì)于聲音質(zhì)量測(cè)量，環(huán)境對(duì)聲音的作用可能是測(cè)試的相對(duì)部分，例如汽車中的聲音錄制。在這樣的情況中，內(nèi)部聲學(xué)并不是問(wèn)題，而來(lái)自環(huán)境聲音的潛在干擾是需要考慮的。
 
內(nèi)部聲學(xué)
許多“其他”環(huán)境缺少墻壁或天花板上的聲音吸收材料，因此在完成工程級(jí)別的聲音功率測(cè)量時(shí)十分困難。更大的區(qū)域可能會(huì)有更好的表現(xiàn)，因?yàn)樗休^大的吸收空間。顯然，室外測(cè)試具有一些特定應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗泻艽蟮目臻g，能夠近似半消音室的性能（無(wú)限大的停車場(chǎng)）。
聲音強(qiáng)度方法在這樣的環(huán)境中仍然使用。然而，需要記住這個(gè)方法并不完全是“防彈”的，測(cè)量的精度在很高的共響環(huán)境中可能受到影響。為了達(dá)到測(cè)試環(huán)境偏離半消音狀態(tài)的程度，需要額外注意和進(jìn)行采樣。
 
聲音隔離
“其他”環(huán)境通常至多提供中等程度的聲音隔離。來(lái)自建筑、機(jī)械系統(tǒng)和周邊活動(dòng)的噪聲可能會(huì)進(jìn)行干擾。這些情況的可接受性依賴于被測(cè)設(shè)備所發(fā)生的相對(duì)強(qiáng)度和周圍環(huán)境的聲音強(qiáng)度。因此，相比較輕的聲源而言，較響的聲源更可能在這樣的空間中被接受。
 
如果周邊等級(jí)較高，甚至?xí)?duì)聲音強(qiáng)度測(cè)量進(jìn)行干擾。實(shí)際上，穩(wěn)定狀態(tài)的環(huán)境噪聲可以有效抑制在比被測(cè)設(shè)備的聲壓強(qiáng)度高10 dB附近。脈沖環(huán)境可以被抑制到相同的極限，但是如果測(cè)量在所有位置同時(shí)完成。而在環(huán)境等級(jí)較高時(shí)候，需要尋找較為安靜的環(huán)境。
 
在室外測(cè)試的最大困難是控制環(huán)境噪聲。因此，室外測(cè)試通常在大型機(jī)器上完成。
 
其他環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)
  • 缺點(diǎn)：較低的測(cè)量精度
  • 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需特別的測(cè)試室。
  • 缺點(diǎn)：可能需要測(cè)量更多的位置，延長(zhǎng)了測(cè)試時(shí)間。
  • 缺點(diǎn)：可能會(huì)出現(xiàn)更多環(huán)境噪聲干擾
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
  • ANSI S12.12
  • ANSI S12.36
  • ISO 3746
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