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二 賽賓吸聲系數(shù)

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1 范圍

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本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在混響室內(nèi)測量用于處理墻壁或頂部等界面的聲學(xué)材料的吸聲系數(shù)，或諸如家具、人、空間吸聲體等的吸聲量的方法，該方法不適用于測量低阻尼共鳴器的吸聲特性。測量結(jié)果可用于有關(guān)室內(nèi)聲學(xué)和噪聲控制的數(shù)據(jù)比較急設(shè)計(jì)計(jì)算。

 

2 測量原理

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分別測量在有和沒有試件情況下混響室的平均混響時(shí)間。試件吸聲量由這些混響時(shí)間數(shù)據(jù)用賽賓公式計(jì)算得出。

對于均勻顛覆表面的試件（平面吸聲體或規(guī)定的物體排列），其吸聲系數(shù)為試件吸聲量與試件面積的比值。

如果試件由若干相同的物體組成，則單個(gè)物體的吸聲量為總吸聲量與物體數(shù)量的比值。

 

3 頻率范圍

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測量應(yīng)按1/3倍頻程進(jìn)行，其中心頻率按GB/T 3240-1982規(guī)定如下：

此頻率范圍之外的附加測量可按中心頻率符合GB/T 3240-1982規(guī)定的1/3倍頻程進(jìn)行。在低頻段（低于100Hz），由于混響室的簡正模式密度低，很難得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

 

4 測試安排

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混響室和聲場擴(kuò)散,混響室容積,混響室容積不應(yīng)小于150m3.新建混響室的容積建議不小于200 m3。容積超過500 m3的混響室可能由于空氣吸收而不能準(zhǔn)確測量出高頻段的吸聲。

 

混響室形狀和聲場擴(kuò)散

混響室形狀應(yīng)滿足式（1）條件：

式中：

為達(dá)到簡正頻率（特別在低頻段）的均勻分布，房間任意兩個(gè)邊的尺寸不應(yīng)呈小整數(shù)比。

混響室內(nèi)逐漸衰變的聲場應(yīng)充分分布，房間任意兩個(gè)邊的尺寸不應(yīng)呈小整數(shù)比。混響室內(nèi)逐漸衰變的聲場應(yīng)充分?jǐn)U散。未達(dá)到滿意的擴(kuò)散度，不論混響室形狀如何，通常需要設(shè)置固定或懸掛的擴(kuò)散體系或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體。

 

吸聲量

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按8.1.2.1計(jì)算的空場混響室的1/3倍頻程吸聲量不應(yīng)超過表1給出的數(shù)值。

如果混響室容積V不是200m3，則表1中給出的吸聲數(shù)值應(yīng)乘以（V/200）2/3.

空場混響室吸聲量的頻率特性圖應(yīng)為平滑的且沒有明顯的峰或谷的曲線，任何一個(gè)1/3被頻程吸聲量與其相鄰的兩個(gè)1/3被頻程吸收量的平均值之間差別不應(yīng)大于15%。

 

5 試件

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平面吸聲體

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試件面積應(yīng)為10m2~12m2,若果混響室容積V 大于200m3，則試件面積的上限應(yīng)乘以（V/200）2/3.試件面積的選擇取決于混響室容積和試件的吸聲能力：房間容積越大，試件面積宜越大。對于吸聲系數(shù)小的試件，宜選試件面積要求的上限。試件應(yīng)做成寬度與長度之比為0.7~1的矩形，距房間任何邊界宜不小于1m，但至少0.75m。試件邊界宜不平行與距其最近的房間邊界。如必要，較重的時(shí)間可沿墻壁垂直安裝并直接落在地面上此時(shí)可不考慮試件距房間邊界至少0.75m的要求。試件應(yīng)按附錄B中規(guī)定的某一種方式安裝，除非制造商提供有關(guān)說明或使用者提出應(yīng)用細(xì)節(jié)需要一個(gè)不同的安裝方式?？請龌祉懯一祉憰r(shí)間的測量應(yīng)在沒有試件框架的情況下進(jìn)行。

 

分立吸聲體

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分立物體應(yīng)按實(shí)際應(yīng)按實(shí)際應(yīng)用中典型安裝方式安裝。比如，座椅或獨(dú)立是屏風(fēng)應(yīng)落在地面上，但距房間任何其他邊界不小于1m?？臻g吸聲體安裝在距房間任何邊界。房間擴(kuò)散體以及傳聲器均至少1m的地方。辦公室屏風(fēng)應(yīng)按單個(gè)物體安裝。時(shí)間應(yīng)包含足夠數(shù)量的單個(gè)物體，以提供可測的房間吸聲量的改變量大于1 m3,但不超過12m3.如果混響室容積V大于200m3,則這兩數(shù)值應(yīng)乘以（V/200）2/3.。分立物體間距應(yīng)至少2m，且隨機(jī)地布置。如果試件只是一個(gè)物體，則至少要測三個(gè)位置，每個(gè)位置間距至少2m，并將測量結(jié)果予以平均。

 

溫度和相對濕度

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測量過程中溫度和相對濕度的變換對測得的混響時(shí)間有很大影響，特別是在高頻段和相對濕度較小時(shí)，對此GB/T 17247.1中有特定描述。空室和放試件后混響室內(nèi)的測量宜在溫度和相對濕度近乎相同的情況下進(jìn)行，這樣緣于空氣吸收的調(diào)整就相差不大。不論如何，整個(gè)測量過程中混響室內(nèi)相對濕度至少為30%，最大為90%，溫度不低于15℃。所有測量都應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)對空氣吸收的變化進(jìn)行修正。測試進(jìn)行之前，讓試件在混響室內(nèi)達(dá)到溫度及相對濕度條件的平衡。

 

6 混響時(shí)間測量

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簡介

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本標(biāo)準(zhǔn)闡述了兩種測量衰變曲線的方法：中斷聲源法和脈沖響應(yīng)積分法。中斷聲源法測出的衰變曲線是一個(gè)統(tǒng)計(jì)過程的結(jié)果，為獲取合適的可重復(fù)性數(shù)據(jù)，必須把某傳聲器/揚(yáng)聲器位置測得的數(shù)條衰變曲線數(shù)個(gè)混響時(shí)間進(jìn)行平均。而房間的脈沖響應(yīng)積分是一個(gè)確定函數(shù)，不會有統(tǒng)計(jì)偏差，所以不必平均?？墒?，脈沖響應(yīng)積分法比中斷聲源法要求有更高級的儀器和數(shù)據(jù)處理功能。

 

傳聲器和傳聲器位置

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測量用傳聲器應(yīng)是全向傳聲器。應(yīng)設(shè)不同傳聲器位置，位置間距至少1.5m，距聲源至少2m，距房間任何表面和試件至少1m。不同傳聲器位置測得的衰變曲線不應(yīng)以任何方式合并。

 

聲源位置

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混響室內(nèi)聲音應(yīng)由全向輻射的聲源發(fā)出。應(yīng)設(shè)不同的聲源位置，位置間距至少3m。

 

傳聲器和揚(yáng)聲器位置的數(shù)量

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空間獨(dú)立測量的衰變曲線至少為12條。因此，傳聲器位置與揚(yáng)聲器位置數(shù)的乘積至少為12，其中傳聲器位置數(shù)至少為3，聲源位置數(shù)至少為2.允許同時(shí)使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的聲源，只要它們各個(gè)1/3倍頻程聲功率之差不超過3dB.如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的聲源同時(shí)發(fā)聲激勵(lì)，測空間獨(dú)立測量的衰變曲線可以減少到6條。

 

中斷聲源法

房間聲激勵(lì)

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使用揚(yáng)聲器作為聲源，饋給揚(yáng)聲器的信號為具有連續(xù)頻譜的寬帶或帶噪聲信號。當(dāng)使用寬帶噪聲信號和實(shí)時(shí)分析儀時(shí)，該噪聲信號的頻譜應(yīng)是混響室內(nèi)兩個(gè)相鄰的1/3倍頻程聲壓級的差值不超過6dB.當(dāng)使用窄帶噪聲信號時(shí)，其帶寬應(yīng)至少為1/3倍頻程。

 

聲激勵(lì)時(shí)間應(yīng)足夠長，在停止之間應(yīng)能在需測的所有頻帶里產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)的聲壓級。為此，聲激勵(lì)時(shí)間至少時(shí)混響時(shí)間預(yù)估值的一半。

 

激勵(lì)信號的聲壓級在衰變之前應(yīng)足夠高，以使衰變曲線中取值范圍下限處的聲壓級至少高于背景噪聲聲壓級10dB.如果信號的帶寬大于1/3倍頻程，相鄰頻帶的混響時(shí)間差別會影響衰變曲線中較低的部分。如果相鄰頻帶的混響時(shí)間相差超過1.5倍，則應(yīng)用1/3倍頻程聲源單獨(dú)測量其中最短混響時(shí)間的頻帶的衰變曲線。

 

平均

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在上述已經(jīng)闡述，必須在某一傳聲器/揚(yáng)聲器位置測得的多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，以減少因統(tǒng)計(jì)偏差引起的測量不確定度。至少應(yīng)有3個(gè)數(shù)據(jù)的平均。如果希望中斷聲源法的可重復(fù)性與脈沖響應(yīng)應(yīng)積分法的可重復(fù)性處于同一范圍，則至少應(yīng)有3個(gè)數(shù)據(jù)的平均。如果希望中斷聲源法的可重復(fù)性與脈沖響應(yīng)積分法的可重復(fù)性處于同一范圍，則至少應(yīng)有10個(gè)數(shù)據(jù)的平均。有兩種平均方法，第一種是用式（2）對某一傳聲器/揚(yáng)聲器位置記錄下的衰變曲線進(jìn)行平均。

 

這種方法一般稱為“集體平均法”。

第二種平均方法適用于集合平均法不能應(yīng)用的情況，先對單個(gè)衰變曲線進(jìn)行混響時(shí)間取值，再將取得的混響時(shí)間值進(jìn)行算術(shù)平均，在不同傳聲器/揚(yáng)聲器位置記錄下的衰變曲線不應(yīng)進(jìn)行平均。

注：理論上，實(shí)驗(yàn)室測量中，對混響時(shí)間值進(jìn)行平均能得到與集合平均法相似的結(jié)果。使用計(jì)算機(jī)控制儀器時(shí)，總是運(yùn)用集合平均法。平均多個(gè)衰變得到的衰變曲線通常會比單個(gè)衰變曲線更加平滑，這樣會更可靠地定位出衰變曲線中的取值范圍。

 

脈沖響應(yīng)積分法

直接方法

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脈沖響應(yīng)可用脈沖聲源比如手槍射擊、氣球爆破、電火花或其他能產(chǎn)生足夠頻率寬度和能量的聲源直接進(jìn)行測量。

 

間接方法

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可用一種特殊聲信號，只需對傳聲器信號做特殊處理即可得到脈沖響應(yīng)。這樣會改善信噪比。比如聲源頻譜特性滿足要求，就可使用掃頻或偽隨機(jī)噪聲。由于信噪比的改善，聲源的動態(tài)范圍要求低。如果進(jìn)行同步時(shí)間平均，則必須確認(rèn)在整個(gè)測量過程中脈沖響應(yīng)始終保持不變，聲信號可由外置的硬軟件或測量儀器的一個(gè)構(gòu)成部分發(fā)出。

 

聲信號帶寬應(yīng)大于1/3倍頻程。待測1/3倍頻程的頻譜比較平直。另外，也可對寬度噪聲頻譜進(jìn)行調(diào)整來提供從100Hz至5000Hz 1/3倍頻程中心頻率范圍的近似粉紅噪聲頻譜，用以同時(shí)測量出各個(gè)1/3倍頻譜的混響時(shí)間。聲信號應(yīng)使各個(gè)頻帶的衰變曲線能滿足對聲壓級的要求。

 

記錄系統(tǒng)

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記錄系統(tǒng)應(yīng)包含，傳聲器和放大器；能對記錄的信號進(jìn)行數(shù)字化處理，并能完成包括對脈沖響應(yīng)進(jìn)行積分和對衰變曲線進(jìn)行取值等所有必要的數(shù)據(jù)處理的附加儀器。記錄系統(tǒng)還會包括一些必要的硬軟件，來處理由記錄的信號得出的脈沖響應(yīng)，以及產(chǎn)生測試信號。

 

脈沖響應(yīng)應(yīng)進(jìn)行1/3倍頻程濾波，濾波過程可在脈沖響應(yīng)數(shù)值化之前或之后進(jìn)行，但不管怎樣讀必須在積分過程之前。模擬濾波器或者數(shù)字濾波器都是可以使用的。；濾波器應(yīng)符合GB/T 3241的規(guī)定。

 

脈沖響應(yīng)的積分

對經(jīng)濾波的脈沖響應(yīng)進(jìn)行反向積分。理論上其結(jié)果等效于通過中斷聲源法獲取的無窮個(gè)衰變的平均結(jié)果。已有許多商用系統(tǒng)將反向積分過程集成化，使用者一般不必自己去計(jì)算積分?；具\(yùn)算過程如下：

通過脈沖響應(yīng)的平方進(jìn)行反向積分得出各個(gè)頻帶的衰變曲線，在沒有背景噪聲的理想情況下：從脈沖響應(yīng)的終點(diǎn)開始，值脈沖響應(yīng)的起點(diǎn)，對脈沖相應(yīng)的平方進(jìn)行積分，這樣，作為時(shí)間函數(shù)的衰變見使：

為使背景噪聲對脈沖響應(yīng)的后期影響減低到最小，運(yùn)用下面方法來修正：

如果背景噪聲聲壓級已知，則積分下限為下面兩條線的及交點(diǎn)：一條是背景噪聲水平線；一條是能代表脈沖響應(yīng)平方衰變曲線的斜線。積分上限仍為脈沖響應(yīng)的起點(diǎn)，通過（4）計(jì)算衰變曲線：

 

根據(jù)衰變曲線的混響時(shí)間取值

取值范圍

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第5章中規(guī)定的各個(gè)頻帶衰變曲線的取值應(yīng)在低于其實(shí)聲壓級5dB的地方開始，取值范圍應(yīng)為20dB,其下限應(yīng)比測量系統(tǒng)的整體的背景噪聲至少高出10dB。

 

取值方法

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當(dāng)使用計(jì)算機(jī)控制的記錄系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算出整個(gè)取值范圍的最小二乘法擬合直線是確定混響時(shí)間的一個(gè)便利的方法。運(yùn)用其他算法也可得到類似的結(jié)果。當(dāng)使用電平記錄儀直接記錄時(shí)，應(yīng)手工畫出盡可能靠近衰變曲線的一條直線，在對離散點(diǎn)取值的情況下，點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)足夠多，以便運(yùn)用最小二乘擬合法。

 

7 結(jié)果表達(dá)

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計(jì)算方法

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混響時(shí)間T1和T2的計(jì)算

混響室各個(gè)頻帶的混響時(shí)間由在該頻帶測得的所有混響時(shí)間的算術(shù)平均值表達(dá)。

空場混響室和有試件情況下分別測得的各個(gè)頻帶混響時(shí)間的平均值，T1和T2應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)胡兩位有效數(shù)字計(jì)算和表達(dá)。

 

A1、A2和Ar的計(jì)算

空場混響室的吸聲量A1，應(yīng)按下式計(jì)算：

 

式中：

V—空場混響容積，單位為立方米（m3）；

c1—空場混響室條件下聲音在空氣中的傳播速度，單位為米每秒（m/s）；

T1—空場混響室的混響時(shí)間，單位為秒（s）；

m 1—空場混響條件下的聲腔衰減系數(shù)，單位沒每米（m-1）.根據(jù)測量過程中空場混響室空氣調(diào)劑那按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出。計(jì)算公式應(yīng)用的衰減系數(shù)α按下式計(jì)算：

注：溫度在15℃到30℃范圍內(nèi)，c值可按公式c=331.5+0.6t計(jì)算，c為空氣中聲速，單位（m/s），t為空氣溫度，單位為攝氏度（℃）。

 

放試件后混響室的吸聲量A2（單位：m2）,應(yīng)按式（6）計(jì)算：

單位沒每米（m-1）.根據(jù)測量過程中放試件后混響室空氣條件按照GB/T 17247.1計(jì)算得出。m值可通過GB/T 17247.1中應(yīng)用的衰減系數(shù)α按下式計(jì)算：

試件系數(shù)的計(jì)算

平面吸聲體或規(guī)定的物體排列的吸聲系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：

式中：

S—試件面積，單位為平方米（m2）.

 

分立吸聲體聲量的計(jì)算

對于分立吸聲體，通常用單個(gè)物體的吸聲量來表示結(jié)果，應(yīng)按式（9）計(jì)算：

式中;

n —被測物體數(shù)量。

對于規(guī)定的物體排列，用吸聲系數(shù)來表示結(jié)果。

 

8 精密度

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概述，整個(gè)吸聲測量的不確定受兩方面因素的影響，第一是混響時(shí)間測量的不確定度，這種影響在應(yīng)用中斷聲源法尤為突出。第二個(gè)引起不確定的因素是再現(xiàn)性的限制，這是由包括混響室和安裝方法在內(nèi)的整個(gè)測量過程的設(shè)置造成的。實(shí)驗(yàn)室設(shè)置引起的變化正在調(diào)查研究中。

 

9 混響時(shí)間測量的重復(fù)率

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在20dB的衰變范圍內(nèi)取值的混響時(shí)的相對偏差可用使（10）估算：

 

10 結(jié)果表述

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對于所有測量頻帶，應(yīng)在測量報(bào)告中以表格和圖形的方式給出下列結(jié)果：

a) 對于平面吸聲體，吸聲系數(shù)；

b）對于單個(gè)物體，單個(gè)物體吸聲量。

c) 對于規(guī)定的物體排列，吸聲系數(shù)。

 

11 測試報(bào)告

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測試報(bào)告應(yīng)參照本標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)包括以下內(nèi)容：

測試單位名稱；

測試日期；

試件描述、試件面積S、試件安裝及在混響室內(nèi)的位置，宜畫圖表示；

混響室形狀、擴(kuò)散處理設(shè)施以及傳聲器和聲源的位置數(shù)；

混響室的尺寸，容積，及總表面積；

測量溫度和相對濕度；

各個(gè)頻帶的平均混響時(shí)間；

測試結(jié)果規(guī)定格式形成報(bào)告。

 

三 降噪系數(shù)計(jì)算

計(jì)算250、500、1000和2000 Hz 4個(gè)頻率帶實(shí)用吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值為降噪系數(shù)。