消音室（聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一）

消音室（聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一）

消音室 （聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一） 次瀏覽 | 2022.08.30 17:42:47 更新 來(lái)源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 消音室聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一

消聲室不僅是聲學(xué)測(cè)試的一個(gè)特殊實(shí)驗(yàn)室，而且是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，實(shí)際上它也是聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一。其聲學(xué)性能指標(biāo)直接影響測(cè)試的精度。消聲室分全消聲室和半消聲室，房間的六個(gè)面全鋪設(shè)吸聲層的稱為全消聲室，一般簡(jiǎn)稱消聲室室。房間的六個(gè)面中只在五個(gè)面或者四個(gè)面鋪吸聲層的，稱為半消聲室。

中文名

消音室

簡(jiǎn)介

一間沒(méi)有反射的房間

性能

實(shí)測(cè)聲場(chǎng)與理想自由場(chǎng)的偏差

應(yīng)用價(jià)值

聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室

性能

消音室的性能是否符合使用要求，一般用檢定自由場(chǎng)的方法來(lái)檢驗(yàn)，即點(diǎn)聲源在其中產(chǎn)生的聲壓應(yīng)與到聲源

的距離成反比，實(shí)測(cè)聲場(chǎng)與理想自由場(chǎng)的偏差，是用以衡量消音室性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)。在一般的聲學(xué)測(cè)試中，要求此偏差不大于±1dB；對(duì)于傳聲器校準(zhǔn),則要求在校準(zhǔn)距離附近此偏差不大于±0。1dB。

消音室除了應(yīng)滿足自由場(chǎng)的要求外，還要求有較低的本底噪聲。故在消音室與基礎(chǔ)之間，還需采取一定的隔振措施。

對(duì)于第一次進(jìn)入消音室的人來(lái)說(shuō)，在這里面實(shí)在是太不習(xí)慣了，和外界的聽覺(jué)感觸完全不一樣，擊掌說(shuō)話沒(méi)有任何回聲，走動(dòng)時(shí)衣褲摩擦的聲音卻前所未有的清晰，在不說(shuō)不動(dòng)的情況下這里安靜的似乎能聽到自己血液流淌的聲音。在這種極度安靜的環(huán)境下，第一次接觸消音室的人都會(huì)馬上感覺(jué)到孤獨(dú)和輕微的恐懼。

應(yīng)用價(jià)值

由于實(shí)際需要，自70年代起發(fā)展了一種稱為半消聲室的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室。此半消音室除要求地面為硬質(zhì)剛性反射面外，其余與消音室相同。當(dāng)聲源或接收器置于地面上時(shí)，聲源和接收器之間只有直達(dá)聲而沒(méi)有反射聲，故在地面上的半空間中有同消音室中那樣的自由場(chǎng)。半消音室的優(yōu)點(diǎn)是由于地面是硬的，能承受較大的重量，適宜測(cè)量如車輛、大型機(jī)器、設(shè)備等的噪聲功率且使用方便，造價(jià)比消音室低廉；缺點(diǎn)是當(dāng)聲源的等效聲中心或接收器高出地面較多時(shí)，聲反射的影響使聲場(chǎng)嚴(yán)重偏離自由場(chǎng)，這種現(xiàn)象在頻率高時(shí)更為顯著，因此消音聲室存在有高頻限。

卦限消音室是一個(gè)相鄰的三個(gè)面為硬反射面，另三個(gè)面上裝有吸聲尖劈的實(shí)驗(yàn)室。三個(gè)反射面形成三面鏡子，如聲源或接收器置于此三反射面的交點(diǎn)上，則聲源和接收器之間和半消音室相同，只有直達(dá)聲而沒(méi)有反射聲，使在其中形成自由場(chǎng)。由于聲源或接收器只能置于交點(diǎn)上，故在實(shí)際使用中將受到很大限制。

注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)消音室時(shí)應(yīng)注意：

(1)純音信號(hào)的測(cè)試項(xiàng)目與寬帶噪聲信號(hào)的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)界面吸聲系數(shù)的要求可有較大差別。

當(dāng)界面吸聲系數(shù)a=0。99，即|R|=0。1時(shí)．偏差△L=1dB的范圍為r

(2)隨之而來(lái)的是關(guān)于吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

對(duì)于要求吸聲系數(shù)≥0。99的吸聲結(jié)構(gòu)，一般采用尖劈形狀。因?yàn)槎嗫仔圆牧系奈暀C(jī)理，是材料內(nèi)部有大量氣流連通的空氣隙，形成細(xì)管甚至毛細(xì)管，當(dāng)聲波傳人時(shí)，聲波在細(xì)管中的振動(dòng)因內(nèi)摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能被吸收。吸聲能力與材料的空隙率(如玻璃棉的空隙率達(dá)96%左右)、流阻及材料的纖維結(jié)構(gòu)有關(guān)。

同時(shí)．吸聲的頻率特性與材料厚度有關(guān)，即吸聲最大值的下限頻率大約是其厚度相對(duì)應(yīng)的1。4波長(zhǎng)的頻率。要使低頻吸聲好，就得增加多孔性吸聲材料的厚度。但由于材料的流阻，不能任意增大厚度來(lái)延伸低頻吸收，各種多孔性材料都有其有效厚度。

因此，要使高吸聲特性向低頻擴(kuò)展，就把多孔性材料做成尖劈形狀。從尖劈結(jié)構(gòu)的截面來(lái)看．是從空氣媒質(zhì)逐漸過(guò)渡到多孔性材料，聲阻抗有漸變過(guò)程，使聲波能傳人尖劈結(jié)構(gòu)深部并被轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。

當(dāng)然，要設(shè)計(jì)達(dá)到0。99以上的吸聲系數(shù)．除與材料本身的參數(shù)有關(guān)外，還與尖劈的形狀(尖劈的角度和劈部與尖部的比例)有關(guān)。尖劈的總長(zhǎng)度決定最大吸聲系數(shù)的最低頻率(一般稱吸聲系數(shù)大于0。99的最低頻率為尖劈的截止頻率)。大約為尖劈總長(zhǎng)度相應(yīng)為1/4波長(zhǎng)的頻率。如果利用尖劈基部與尖劈后空腔深度的共振吸聲結(jié)構(gòu)．則截止頻率還可稍向低頻延伸。

在寬帶噪聲信號(hào)的測(cè)試情況，尤其半消音室中噪聲源聲功率級(jí)的測(cè)定，很多情況下就不一定采用尖劈吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。如，在為某企業(yè)設(shè)計(jì)大型電機(jī)的聲功率測(cè)定進(jìn)行半消音室設(shè)計(jì)時(shí)，采用三層布幕的多共振吸聲結(jié)構(gòu)，在低頻駐波管中試驗(yàn)不同材質(zhì)的防火布，改變與剛性壁的安放距離，獲得100Hz以上吸聲系數(shù)大于0。86的結(jié)果，很節(jié)省地完成了半消音室的設(shè)計(jì)任務(wù)。

(3)關(guān)于消音室大小和形狀的考慮。

一般消音室的建筑造型幾乎不用球狀、柱狀或圓弧面的形狀。因?yàn)槿绻暯Y(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)完全大于0．99，則殼體形狀的影響不大；但在吸聲系數(shù)甚低于0．99的情況，至少在吸聲結(jié)構(gòu)的截止頻率以下，吸聲系數(shù)急遽下降，則大的凹面會(huì)產(chǎn)生聚焦的聲缺陷，完全不可能獲得近似的自由聲場(chǎng)。

對(duì)于機(jī)器輻射噪聲功率的測(cè)試，一般測(cè)點(diǎn)都要在設(shè)備的四周空間布置，所以多為設(shè)計(jì)成方形或長(zhǎng)方形的半消音室．其長(zhǎng)寬和高度均可估算，即按有關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所要求的測(cè)量距離、測(cè)量位置、允許與自由聲場(chǎng)的偏差，來(lái)確定邊長(zhǎng)及高度的尺寸，當(dāng)然會(huì)適當(dāng)留有余地，還要考慮今后可能有的設(shè)備大小。

對(duì)于電聲器件的參數(shù)測(cè)量，則如果聲源(揚(yáng)聲器)放在消音室中心．傳聲器沿軸向或平面對(duì)角線方向放置(一般測(cè)試距離1m，對(duì)于大尺寸的音箱及線陣列等揚(yáng)聲器系統(tǒng)，需要較大的測(cè)試距離)，則消音室尺寸就較大。一般考慮是將聲源與傳聲器測(cè)試線的中心設(shè)在消音室的中心，并且測(cè)試線沿平面對(duì)角線方向，消音室的形狀是長(zhǎng)方形。

這樣安排使消音室空間最為節(jié)省。建成后進(jìn)行自由聲場(chǎng)鑒定時(shí)，除聲源放在消音室中心進(jìn)行測(cè)量，得到這種情況下一定偏差(為±ldB，±2dB等)內(nèi)自由聲場(chǎng)的范圍，另外將測(cè)試聲源放在將來(lái)安放被測(cè)揚(yáng)聲器的位置．檢測(cè)在(平面對(duì)角線方向)多遠(yuǎn)測(cè)試距離上，與理想自由聲場(chǎng)的偏差為多大。

最靜記錄

2012年4月4日，據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，美國(guó)制造的地球上最安靜場(chǎng)所卻靜得令人無(wú)法忍受，人在此種消音室 消音室環(huán)境中可以忍受的最長(zhǎng)時(shí)間為45分鐘。[2]

美國(guó)明尼阿波利斯南部奧菲爾德實(shí)驗(yàn)室（Orfield）的“消音室”可以吸收99。99%的聲音，被吉尼斯世界紀(jì)錄列為世界上最安靜的地方。但是待在這里時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)令人產(chǎn)生幻覺(jué)。這間“消音室”的建造者史蒂文·奧菲爾德（StevenOrfield）說(shuō)：“我們挑戰(zhàn)黑暗中坐在靜室中的時(shí)間，只有一名記者在那里待了45分鐘”“在安靜的環(huán)境下，耳朵會(huì)逐漸適應(yīng)。屋子里越安靜，耳朵聽到的東西越多。你會(huì)聽到心臟的跳動(dòng)，甚至可以聽到你的肺和胃發(fā)出咕嚕聲。在消音室，你自己變成了噪音”他說(shuō)，在這種靜室中，很容易令人迷失方向。

這間靜室曾被美國(guó)許多大公司使用，以測(cè)試聲音對(duì)他們產(chǎn)品的影響，比如閥門、汽車儀表板、手機(jī)等。美國(guó)宇航局曾利用其測(cè)試宇航員是否適合太空工作。奧菲爾德解釋稱，太空就像一個(gè)巨大的靜室，宇航員能在其中保持注意力集中非常關(guān)鍵。

消音室的另外兩種形態(tài)

室房間的六個(gè)界面全鋪吸聲材料的，稱為全消室。而除了這種形式的消音室外，還有另外兩種消音室。

70年代起發(fā)展出來(lái)的一種稱為半消聲室的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，此半消聲室除要求地面為硬質(zhì)剛性反射面外，其余與消聲室相同。當(dāng)聲源或接收器置于地面上時(shí)，聲源和接收器之間只有直達(dá)聲而沒(méi)有反射聲，故在地面上的半空間中有同消聲室中那樣的自由場(chǎng)。

半消聲室的優(yōu)點(diǎn)是由于地面是硬的，能承受較大的重量，適宜測(cè)量如車輛、大型機(jī)器、設(shè)備等的噪聲功率且使用方便，造價(jià)比消聲室低廉；缺點(diǎn)是當(dāng)聲源的等效聲中心或接收器高出地面較多時(shí)，聲反射的影響使聲場(chǎng)嚴(yán)重偏離自由場(chǎng)，這種現(xiàn)象在頻率高時(shí)更為顯著，因此半消聲室存在有高頻限。

卦限消聲室是一個(gè)相鄰的三個(gè)面為硬反射面，另三個(gè)面上裝有吸聲尖劈的實(shí)驗(yàn)室。三個(gè)反射面形成三面鏡子，如聲源或接收器置于此三反射面的交點(diǎn)上，則聲源和接收器之間和半消聲室相同，只有直達(dá)聲而沒(méi)有反射聲，使在其中形成自由場(chǎng)。由于聲源或接收器只能置于交點(diǎn)上，故在實(shí)際使用中將受到很大限制。

消音室的特點(diǎn)

對(duì)于第一次進(jìn)入消聲室的人來(lái)說(shuō)，在這里面實(shí)在是太不習(xí)慣了，和外界的聽覺(jué)感觸完全不一樣，擊掌說(shuō)話沒(méi)有任何回聲，走動(dòng)時(shí)衣褲摩擦的聲音卻前所未有的清晰，在不說(shuō)不動(dòng)的情況下這里安靜的似乎能聽到自己血液流淌的聲音。在這種極度安靜的環(huán)境下，第一次接觸消聲室的人都會(huì)馬上感覺(jué)到孤獨(dú)和輕微的恐懼。

消聲室的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1。自由場(chǎng)空間

自由場(chǎng)是指聲波在無(wú)限大空間里傳播時(shí)，不存在任何反射體和反射面。消聲室的主要功能是為聲學(xué)測(cè)試提供一個(gè)自由場(chǎng)空間或半自由場(chǎng)空間。

自由場(chǎng)半徑是用于衡量自由場(chǎng)大小的指標(biāo)，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的消聲室，自由場(chǎng)半徑應(yīng)從中心點(diǎn)到離尖劈1。0m的距離。

2。背景噪聲

消聲室另一個(gè)功能是提供低背景噪聲的環(huán)境以適應(yīng)測(cè)試環(huán)境的要求。在測(cè)試頻率范圍內(nèi)，背景噪聲的聲壓級(jí)至少要比被測(cè)聲源的聲壓級(jí)低6dB，最好低12dB。

3。截止頻率

在消聲室設(shè)計(jì)中，通常把尖劈吸聲系數(shù)為0。99的最低頻率稱為截止頻率。墻面的吸聲系統(tǒng)能保證99%的吸聲系數(shù)時(shí)，可保證消聲室在截止頻率以上是滿足自由場(chǎng)條件的。在截止頻率以下的測(cè)量，可根據(jù)ISO3746和ISO3747的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正測(cè)量。例如一個(gè)10×10×10m的實(shí)驗(yàn)室，每面敷設(shè)1m長(zhǎng)的吸聲尖劈，其低頻截止頻率可達(dá)50Hz。

截至頻率125Hz可根據(jù)要求擴(kuò)展至50Hz消聲室的鑒定方法，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ISO3745“Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelsofnoisources---Precisionmethodsforanechoicandmi-anechoicrooms”和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6882-86“聲學(xué)---噪聲源聲功率的測(cè)定：消聲室和半消聲室精密法中規(guī)定的消聲室自由場(chǎng)鑒定方法進(jìn)行測(cè)試。即在125Hz以下和4KHz以上采用1/3倍頻程中心頻率間隔單頻信號(hào)，在125Hz~4KHz之間采用1/1倍頻程中心頻率間隔單頻信號(hào)，測(cè)出實(shí)測(cè)聲壓級(jí)和理論聲壓級(jí)之間的差值。

據(jù)此，根據(jù)ISO3745和GB6882-86規(guī)定的最大允許差值，可確定出允許的測(cè)量半徑和滿足標(biāo)準(zhǔn)的自由聲場(chǎng)空區(qū)域。ISO3745、GB6882中規(guī)定的測(cè)量聲級(jí)和理論聲級(jí)之間的最大允許差值。消聲室（半消聲室）聲學(xué)性能參數(shù)半消聲室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ISO3745和GB6882-86截止頻率125Hz（可根據(jù)要求擴(kuò)展至50Hz）本低噪聲16dB(A)(采用特殊設(shè)計(jì)可達(dá)到11dB(A))外部尺寸、內(nèi)部尺寸根據(jù)需要和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

消音室的應(yīng)用范圍統(tǒng)計(jì)

城市區(qū)域民用建筑、空調(diào)機(jī)房、車庫(kù)、展館、賓館、飯店、商場(chǎng)超市、醫(yī)院、寫字樓等場(chǎng)所環(huán)境的噪聲治理、隔聲防振工程。

錄音室、攝影棚、演藝廳、音樂(lè)廳、劇院、電影院、琴房、教研室、多功能廳、體育館、會(huì)議室等建筑的音效設(shè)計(jì)、施工及安裝工程。

各式隔聲門、隔聲窗、隔聲室、隔聲罩、隔聲屏等隔聲工程。

實(shí)驗(yàn)室、消音室、消音箱、同聲傳譯室、聽力檢測(cè)室及各類電子、電器、醫(yī)療、機(jī)械設(shè)備、動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)引擎等檢測(cè)等超靜音無(wú)響實(shí)驗(yàn)室工程。

工業(yè)廠界的廠房、火電廠、機(jī)房、空調(diào)系統(tǒng)、泵房等設(shè)備噪聲及廠區(qū)的環(huán)境噪聲治理、隔聲、降噪、減振等綜合噪聲治理工程。

總結(jié)：

消音室是我們對(duì)聲學(xué)進(jìn)行研究的重要工具，其實(shí)讓聲音有來(lái)無(wú)回并不是其真正的建設(shè)目的，它的本質(zhì)是創(chuàng)建近似于自由場(chǎng)空間的一個(gè)供工程師研究測(cè)試設(shè)備聲學(xué)特性的建筑。

這樣的一個(gè)建筑物需要不小的投資，一般來(lái)說(shuō)，20㎡左右的消音室的建設(shè)費(fèi)用在40萬(wàn)左右，空間越大成本也越高。所以目前來(lái)說(shuō)，這樣的測(cè)試環(huán)境只有在一線大廠才能有能力營(yíng)建。這也是我們前言所說(shuō)消音室是廠商“標(biāo)志性建筑”的由來(lái)了。

參考資料