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聲學測試室與環(huán)境

2019-03-13 12:16:54·  來源：索辰信息  
　
聲功率測試
需求是相似的，但是房間容量必須是用于精確等級測試聲源容量的100倍。此外，還需要在低于200 V1/3的頻率進行聲音吸收，其中V是用立方米表示的體積。
 
建造問題
 
測試室使用混凝土建造的，對于聲音吸收測試十分有用，但是需要為聲音功率等級測試添加低頻率聲音吸收材料。用模塊化鋼板建造的測試室對聲音功率等級測試十分有用，因為鋼板在低頻下十分靈活，提供了正確的低頻吸收能力。鋼板測試室在聲音吸收測試中并不是最有效的：提高的低頻聲音吸收可能會達到標準容忍的極限，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
 
測試室是設計用于大量的房間模式使用的，在極高模式數(shù)量的統(tǒng)計極限下，會產(chǎn)生聲壓級別和聲音功率級別的以下簡單關(guān)系：
其中LP是聲壓級別，LW是聲音功率級別，A是測試室的Sabine吸收。根據(jù)溫度和靜態(tài)壓力，標準給出了多個修正。對于聲音功率測試，為了補償墻壁大于均值的聲音能量密度引進了Waterhouse修正。
 
如果模式數(shù)量足夠多，聲壓等級本質(zhì)上是在測試室的中央部分統(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。將測試室的體積翻倍有效擴展了三分之一音階的低頻性能。
 
聲音隔離
 
良好設計并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上大大小于外殼組件的聲音傳播損失。這是因為任何穿刺進入測試室內(nèi)部的聲音會在幾次反射之內(nèi)滯留在測試室內(nèi)，從而提高能量強度。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：
在存在活躍寬帶噪聲源的聲壓等級將在所有感興趣的頻帶內(nèi)，比環(huán)境聲音等級（包括脈沖事件）高45 dB或更多。
 
驗證
 
對于聲音吸收：
  • 空房間聲音吸收系數(shù)。
  • 在沒有測試標本存在的情況下，對測試室的麥克風位置衰減速率的變化進行測量。
  • 在有測試標本存在的情況下，對衰減速率變化進行測量。使用參照測試標本。
  • 在有聲源位置的情況下，對衰減速率變化進行測量。
對于聲音功率：
  • 空房間聲音吸收系數(shù)。
  • 對于寬帶噪聲源，平均聲壓等級隨著參照聲源在測試室內(nèi)位置的變化。
  • 對于音高聲源，聲壓等級隨著麥克風位置對于播放間斷音高喇叭的聲壓等級變化。
共響室對聲音功率的優(yōu)點/缺點
  • 缺點：聲源的方向信息丟失
  • 缺點：聲音的時間歷史丟失
  • 優(yōu)點：相對較高的測量精度
  • 缺點：需要較大、經(jīng)過仔細驗證的測試室，大約為200立方米
  • 優(yōu)點：可以使用一個麥克風快速完成測量
行業(yè)標準
  • ANSI S12.31/S12.32
  • ISO 3741/3742
  • ASTM C423/ISO 354
4. 自由場室
自由場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試的房間需要的材料層較厚，大房間以及用于高頻測試的房間有時候僅包含三英寸的聲音吸收材料。
自由場室用于工程級別和調(diào)查級別的聲音功率測試。自由場室還用于聲音強度測試，其主要功能是控制環(huán)境噪聲，通過降低聲音反射提高強度測試的精度。
 
用于工程等級的聲音功率測試，需要使用平行六面體測試表面。主要驗證步驟是在參照聲源上完成聲壓測試，注意聲音功率差別是根據(jù)測量網(wǎng)格計算的。最大允許出現(xiàn)2 dB差別。如果差別過大，室內(nèi)的聲音吸收材料無法改進，解決方案是使用更多布置在聲源附近的麥克風。
 
關(guān)于聲音強度測試的注意事項
 
聲音強度的理論指出測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。這個理論背后要點是：
  • 使用無限多的采樣點
  • 源輸出完全穩(wěn)定或是所有點同時采樣
實際實現(xiàn)要求在一段時間內(nèi)順序采樣有限多的點。因此盡管這個方法可以將反射效應抑制到一定的程度，它卻無法完全消除它。自由場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度方法的完美結(jié)果。
 
自由場房間的優(yōu)點/缺點
優(yōu)點：可以接受的測量精度
優(yōu)點：需要大小適中、相對便宜、經(jīng)過驗證的測試室。
缺點：大量的麥克風位置需要使用大量麥克風。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。
缺點：除了聲音強度外，相比半消音室精度較低。
 
行業(yè)標準
  • 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，包含適當條件、測試室外、測試非專用地區(qū)（例如會議室）等等。在大多數(shù)情況下，他們是用于調(diào)查等級的聲音功率測試?？赡苄枰艽蟆⒑馨察o的地方完成工程等級的測量。
 
對于聲音質(zhì)量測量，環(huán)境對聲音的作用可能是測試的相對部分，例如汽車中的聲音錄制。在這樣的情況中，內(nèi)部聲學并不是問題，而來自環(huán)境聲音的潛在干擾是需要考慮的。
 
內(nèi)部聲學
許多“其他”環(huán)境缺少墻壁或天花板上的聲音吸收材料，因此在完成工程級別的聲音功率測量時十分困難。更大的區(qū)域可能會有更好的表現(xiàn)，因為它有較大的吸收空間。顯然，室外測試具有一些特定應用的優(yōu)點，因為它有很大的空間，能夠近似半消音室的性能（無限大的停車場）。
聲音強度方法在這樣的環(huán)境中仍然使用。然而，需要記住這個方法并不完全是“防彈”的，測量的精度在很高的共響環(huán)境中可能受到影響。為了達到測試環(huán)境偏離半消音狀態(tài)的程度，需要額外注意和進行采樣。
 
聲音隔離
“其他”環(huán)境通常至多提供中等程度的聲音隔離。來自建筑、機械系統(tǒng)和周邊活動的噪聲可能會進行干擾。這些情況的可接受性依賴于被測設備所發(fā)生的相對強度和周圍環(huán)境的聲音強度。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。
 
如果周邊等級較高，甚至會對聲音強度測量進行干擾。實際上，穩(wěn)定狀態(tài)的環(huán)境噪聲可以有效抑制在比被測設備的聲壓強度高10 dB附近。脈沖環(huán)境可以被抑制到相同的極限，但是如果測量在所有位置同時完成。而在環(huán)境等級較高時候，需要尋找較為安靜的環(huán)境。
 
在室外測試的最大困難是控制環(huán)境噪聲。因此，室外測試通常在大型機器上完成。
 
其他環(huán)境的優(yōu)點/缺點
  • 缺點：較低的測量精度
  • 優(yōu)點：無需特別的測試室。
  • 缺點：可能需要測量更多的位置，延長了測試時間。
  • 缺點：可能會出現(xiàn)更多環(huán)境噪聲干擾
行業(yè)標準
  • ANSI S12.12
  • ANSI S12.36
  • ISO 3746
來源：NI(National Instruments)公司網(wǎng)站的技術(shù)白皮書
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