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聲學(xué)測試室與環(huán)境

2019-03-13 12:16:54·  來源：索辰信息  
　
2. 半消音室
消音室用于高精確級別的聲功率測量，例如ANSI S12.35和ISO 3745，以及工程等級的聲功率測量，例如ANSI S12.34和ISO 3744。許多測試代碼要求使用半消音室（例如用于計算機、ECMA 74、ISO 7779和ANSI S12.10）。這樣的測試室包含高傳輸損失的外殼，它內(nèi)部的天花板和墻壁帶有消音楔子裝飾。地面特意設(shè)計為高反射性，吸收系數(shù)為0.06或更小，通常用混凝土建造。
半消音室結(jié)構(gòu)圖
由于消音室欠缺反射，室內(nèi)充滿直接聲場，當(dāng)聲源安裝在反射平面時，聲壓等級和聲音功率等級之間的關(guān)系為方向為2的反平方法則傳輸關(guān)系：
其中LPi是第i個麥克風(fēng)的聲壓等級，LW是聲音功率等級，r是從聲源到接收點以米表示的距離，DIi是聲源方向第i個麥克風(fēng)的方向索引。當(dāng)聲源高度高于反射平面較大時（約為波長的十分之一），這個關(guān)系不再成立：直接聲波和反射聲波的相位必須進行調(diào)整。
 
出于實際的原因，在被測設(shè)備較大或較重時，通常傾向于使用半消聲室。
 
良好設(shè)計并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上至少等于外殼組件的聲音傳播損失。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：
如果使用過大或過多的穿透深度，或是如果穿透沒有為噪聲控制進行合適的設(shè)置，測試室外殼隔離可能受到負面影響。迂回傳播也可能會將過多的聲音能量帶到測試室內(nèi)。
 
被測設(shè)備每個麥克風(fēng)位置的聲壓等級在理想情況下，應(yīng)該超過背景聲壓等級10 dB或更多。
 
驗證
 
在精確等級標準中要求完成一系列偏離測試，找出聲音傳播沒有遵照上述等式接收的區(qū)域。相比消音室而言，半消音室允許大一些的偏差。
對于工程等級的聲音功率測試，主要驗證步驟是完成參照聲源的聲壓測量，并且注意測量網(wǎng)格中聲音能量的偏差。這個測量中的最大允許環(huán)境校正因數(shù)是2 dB。
 
測量表面
 
為了進行精確等級的聲音功率測量，需要使用含有10個麥克風(fēng)的半球網(wǎng)格。半球的半徑要求不比聲源特征尺寸的兩倍小。
對于工程等級的聲音功率測量，允許矩形平行六面體（鞋盒）測量表面。網(wǎng)格適合與距離聲源約為1米的位置，但是比被測設(shè)備的計劃尺寸小。對于大型機器而言，這減小了所需的測試室尺寸。
 
可以允許在麥克風(fēng)和楔子尖有四分之一波長，盡管在一些情況下（例如在寬帶噪聲源環(huán)境下），可能要用靠近楔子尖位置的麥克風(fēng)對房間進行驗證。
 
半消音室的優(yōu)點和缺點
  • 優(yōu)點：保存聲源的大部分方向信息（特別是相對于波長而言較小的聲源）
  • 優(yōu)點：保存聲音的時間歷史
  • 優(yōu)點：相對高級別的測量精度
  • 缺點：需要大型、相對昂貴、精確驗證的房間，對于小型聲源需要20×20×10英尺的立方體（用于測試100 Hz），如果要測量更大的聲源，則測試頻率需降低。
  • 優(yōu)點：半消音室比消音室成本更低。
  • 缺點：需要大量麥克風(fēng)位置。如果實驗室吞吐量是重要的，則需要考慮多通道的同步采集。
行業(yè)標準
  • ANSI S12.35
  • ISO 3745
  • ANSI S12.34
  • ISO 3744
  • ANSI S12.10
  • ISO 779
  • ECMA 74
3. 共響室
共響室用于高精度的聲功率測量，例如ANSI S12.31和ISO 3741，以及聲音吸收測量，例如ASTM C423和ISO 354。這個測試室由帶有聲音反射內(nèi)部裝飾的高傳輸損失外殼組成。所有測量在聲源的回響區(qū)域進行。
 聲音功率                      聲音吸收
用于聲音吸收測試
所有表面都故意做成反射性的，其吸收系數(shù)在所有頻率下為0.05或更低，允許部分空氣吸收。測試室的體積必須比125立方米大，為200立方米或更大。房間尺寸不能為1：1，長邊和短邊的比例也不能超過2：1。需要聲音反射材料懸掛在室內(nèi)，并且強烈推薦在測試過程中進行移動。測試室和散射表面區(qū)域可能按照實際經(jīng)驗使用驗證過程確定。此外，散射區(qū)域的表面區(qū)域（兩面）需要至少為主測試室的25％。
 
每三分之一音階的理想測量動態(tài)范圍是45 dB。注意為了能夠同時測量所有頻帶，必須在所有頻帶同時滿足動態(tài)范圍需求。
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