实验三-混响室法吸声材料无规入射吸声系数的测量

实验三 混响室法吸声材料无规入射吸声系数的测量一、实验目的驻波管法测得的吸声系数仅反映了声波垂直入射到材料表面的声吸收，但实际使用中声波入射到材料表面的方向是随机的。

因此，通过此实验，我们要了解实际工程应用中常常采用的混响室法测量材料的无规入射吸声系数的方法。

二、实验原理声源在封闭空间启动后，就产生混响声，而在声源停止发声后，室内空间的混响声逐渐衰减，声压级衰减60dB 的时间定义为混响时间。

当房间的体积确定后，混响时间的长短与房间内的吸声能力有关。

根据这一关系，吸声材料或物体的无规入射吸声系数就可以通过在混响室内的混响时间的测量来进行。

在混响室中未安装吸声材料前，空室时的总的吸声量1A 表示为：111155.34VA mV c T =+ 在安装了面积为S 的吸声材料后，总的吸声量2A 可表示为：V m T c VA 222243.55+=式中：1A 、2A 为空室时和安装材料后室内总的吸声量，m 2；1T 、2T 为安装材料前后混响室的混响时间，s ；V 为混响室体积，m 3；1c 、2c 为安装材料前后测量时的声速，m/s ； 1m 、2m 为安装材料前后室内空气吸收衰减系数；如果两次测量的时间间隔比较短或室内温度及湿度相差较小，可近似认为c c c ==12，m m m ==12。

由此计算出被测试件的无规入射吸声系数s α为（其中S 为被测试件面积，m 2）：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=12113.55T T cSV s α三、实验仪器AWA6290A 型多通道噪声与振动频谱分析仪，AWA 吸声系数测量软件包，十二面发声体。

混响室应具有光滑坚硬的内壁，其无规入射吸声系数应尽量地小，壁面常用瓷砖、水磨石、大理石等材料。

混响室要具有良好的隔声和隔振性能。

按标准要求，混响室体积应大于200m 3。

四、实验步骤1.安装测试系统，测试空室混响时间。

2.将测试传声器放置在第一个测点，打开信号源并调整到所需测试的频率范围，调整功率放大器使得在室内获得足够声级。

混响室法吸声系数测试系统改进
在厅堂音质设计、噪声控制以及声学环境的控制中,都广泛地应用各种吸声材料和吸声结构,吸声系数是吸声材料和吸声结构在不同状况下的应用的重要参数。

吸声系数的测量主要包括阻抗管法和混响室法。

混响室法测量的是吸声材料的无规入射吸声系数,符合实际工况,应用广泛,本文针对混响室法吸声系数测试系统进行改进,具有一定的实际应用价值。

本文首先针对本实验室混响室吸声测量中断声源法窄带作为激励源测试过程繁琐、数据处理费时的问题,采用宽带噪声白噪声作为激励源以及编程进行数据处理,程序具有滤波、转换为声压级形式、截取T₂₀、最小二乘法拟合计算混响时间、计算吸声系数等功能;其次,实现了脉冲响应积分法气球爆破法和MLS 法的测试方法,数据处理程序具有计算脉冲响应、对脉冲响应进行滤波、转换为声压并对其平方反向积分、转换为声压级形式、截取衰变曲线并拟合、计算混响时间、计算吸声系数等功能;最后,对改进后的中断声源法及脉冲响应积分法,通过在混响室内测量代表性吸声材料吸声系数,验证改进后测试方法的准确性,并制作数据处理操作界面。

得出以下结论:中断声源法改进后系统较之前采用窄带做声源激励信号测量材料吸声系数测试效率提高18倍;实现了脉冲响应积分法气球爆破及MLS法测量材料吸声系数数据处理功能;改进后的中断声源法和实现的脉冲响应积分法对多孔吸声材料聚酯纤维棉、共振吸声结构穿孔铝板进行吸声系数测试,经验证,测试方法准确;制作的中断声源法图形用户界面,编译为可执行程序,运行良好。

AA■A-A■55.3V2121■■3|L/cSITT21 公式(7-1) 公式(7-2)实验七混响室法测量声学材料吸声系数一、实验目的1、掌握混响时间的测量方法；2、掌握混响室法测量材料吸声系数的原理和方法。

二、实验要求1、正确理解混响时间的概念；2、基本掌握Pulse3560c声振测量的基本功能及使用方法。

三、实验环境1、混响室2、被测材料：晴纶地毯，面积3X4m2,厚2.5mm3、BK声学测量平台9.04、自由场传声器BSWA型4个5、声级监视器HS62886、Pulse3560c7、功率放大器BK27168、全指向性声源BK42969、通用计算机及M6k10、声级校准器4321四、实验内容及步骤1、测量晴纶地毯的无规入射材料吸声系数。

测试系统如图1所示。

2、测量步骤：(1)、测量空室的顺向时间T1；(2)、放入被测材料，测量有吸声材料时的混响时间T2；(3)、数据记录完毕，测量出混响室的几何尺寸，根据公式(7-1)、(7-2)按1/3倍频程计算相应的吸声系数。

图1混响室法吸声系数测量系统连接示意五、实验结果1、按1/3倍频程给出空室中的混响时间。

2、按1/3倍频程给出铺上吸声材料后的混响时间。

3、按1/3倍频程给出所测材料吸声系数■s图示如下：分析：由上图可知，材料在高频段的吸声系数较高，即材料对高频段的吸声效果比低频段的吸声效果显著。

（以上所有计算由matlab完成，程序见附录）六、实验注意事项1、实验中传声器装夹及支架移动时，要特别注意，谨防电缆会牵动支架倒地将传声器摔坏；2、混响测量声级较高，注意每次测试时要将功放的增益旋至最小，以免使声源受到冲击。

七、讨论思考题问:试分析混响室法测量材料吸声系数的优缺点。

答:1、混响室法测量材料吸声系数优点：（1）、能够测量吸声材料在扩散场中的吸声系数，接近实际使用情况。

（2）、不存在管测法只能测量垂直入射时的局限性。

2、混响室法测量材料吸声系数缺点：（1）、材料面积大，有时会安装不方便。

混响室法测量声学材料吸声系数混响室法是一种常用的测量声学材料吸声系数的方法。

其原理是通过在一个具有已知吸声特性的混响室中测量材料的声学参数，从而确定材料的吸声性能。

以下是对混响室法的详细介绍。

混响室法是一种间接测量声学材料吸声系数的方法。

通过在声学实验室中建立一个可控的声学环境，可以在室内测量声音的传播和反射情况，从而获得材料的吸声性能。

混响室是一种特殊设计的实验室，它能够提供具有一定混响特性的声学环境。

在混响室中，声音在室内壁面之间的多次反射和散射导致声音的混响延迟。

该混响特性可以通过测量声学参数来确定。

测量吸声系数的步骤如下：1.设计混响室：混响室的设计需要考虑到室内材料的反射特性和吸声特性。

一般来说，室内壁面要使用反射较低的材料，以减少杂散反射。

室内壁面还要使用具有一定吸声性能的材料，以保证混响室的特定混响时间。

2.测量基准材料的声学参数：为了准确地测量待测材料的吸声性能，需要先测量一种已知吸声性能的基准材料。

基准材料可以是已经被广泛研究和认可的材料，其吸声系数值已知。

3.放置待测材料：将待测材料按照所需的吸声频率范围放置在混响室的特定位置。

通常，材料会以板状被放置在壁面上。

4.播放声音：在混响室中播放一系列频率的声音信号。

此时，声音信号会经过混响室内的多次反射和散射，通过材料壁面的吸声和反射来推导材料的吸声性能。

5.测量声音：用麦克风阵列在混响室内测量声音的传播和反射情况。

麦克风阵列通常包含多个麦克风，可以在室内多个位置同时测量声音。

通过分析测量得到的声音数据，可以获得材料的吸声系数。

6.分析数据：通过分析测量数据，可以计算出材料在不同频率下的吸声系数。

这些数据可以用来评估材料的吸声性能，以及在不同频率下的吸声特性。

混响室法的优点是可以提供比较准确和可重复的结果。

它可以测量材料在不同频率范围内的吸声性能，并且可以提供更全面的信息。

然而，混响室法也有一些限制，例如需要专门设计的混响室和复杂的测量设备，以及对声波衰减的较大要求。

混响室法吸声系数测量第一章总则第１．０．１条为统一各实验室的测量方法和测量条件，使各实验室所测得的同一种构造（或物体）的吸声系数尽可能地接近，特制定本规范。

第１．０．２条本规范适用于混响室内测量吸声材料的吸声系数和单个物体的吸声量。

第二章测量装置第一节混响室第２．１．１条混响室的体积应大于２００立方米。

注：对于已有的体积小于２００立方米的混响室，其下限频率应按下式确定：式中ｆ——混响室的下限频率（赫）；ｖ——混响室体积（m3）。

第２．１．２条混响室的形状可选择矩形或由不平行以及不规则界面组成的其他形状。

房间的诸尺寸中不应有两个是相等的，亦不应成整数比。

室内最大线度（ｌｍａｘ）不应大于１．９Ｖ1/3（对于矩形房间，最大线度即为主对角线）。

第２．１．３条混响室应采取有效的扩散措施使其衰变声场达到足够地扩散。

无论房间的形状如何，宜采用悬挂或固定墙面扩散体或旋转扩散体。

悬挂扩散体的数量及规格可按附录二确定。

用旋转扩散体或固定扩散体时，也应达到悬挂扩散体同样的效果。

第２．１．４条体积为２００立方米的混响室，在未装入试件时，各频段的吸声量应小于表２．１．４中的数值。

各频段的吸声量表２．１．４第２．１．５条混响室空室吸声量的频率特性应为平滑的没有明显的峰或谷的曲线（即：任何一个１/３倍频程的吸声量与其相邻的两个１/３倍频程的吸声量的平均值之差不应大于１５％）。

第二节声源设备第２．２．１条混响室内用于发声的扬声器或扬声器组，应尽可能的无指向性。

测量３００赫以下的各频段时，应变换一次扬声器的位置。

两位置间的距离应大于３米。

也可用等效、分离的两个声源或用两组独立的声源系统轮换发声。

第２．２．２条声源信号频带噪声的宽度应为１/３倍频程。

对全频段的各频带可采用宽带噪声和计算机控制的实时分析仪同时测量。

空室时室内声源的平均声压级谱大体上应为粉红噪声或白噪声，相邻两个１/３倍频程的声压级差应小于６分贝。

第２．２．３条衰变前稳态声源信号的声级与背景噪声级之差不应小于４０分贝。

混响室法测量声学材料吸声系数实验指导书一、实验目的1. 掌握混响时间的测量方法；2．掌握混响室法测量材料吸声系数的原理和方法。

二、实验要求1．正确理解混响时间的概念；2．基本掌握Pulse 3560C声振测量的基本功能及使用方法。

三、实验环境1．混响室2．被测材料：晴纶地毯，面积3×4㎡，厚2.5㎜3．BK声学测量平台9.04．自由场传声器BSW A型4个5．声级监视器HS62886．Pulse 3560C7．功率放大器BK27168．全指向性声源BK42969．通用计算机及M6k10．声级校准器4321四、实验内容、步骤实验内容：测量晴纶地毯的无规入射材料吸声系数。

测试系统如图5所示。

测量原理：混响室测量吸声系数的原理是先测出空房间的混响时间T1，放入被测材料后再测出相应的混响时间T2，然后可通过公式（25）计算得到材料的吸声系数。

由声学理论可知，当混响室内被声源激励时，混响室内被激发出较多的简正振动方式，使室内建立稳定声场，该声场接近于扩散声场，建立稳态声场所需的时间大致与混响时间相同。

由赛宾公式可知，将吸声材料放入混响室前后，其等效吸声面积A 值与混响时间的关系可用下式表示：0 55.3VA -4m V c T=(7.1) 混响时间的长短和房间的吸声本领及其体积有关，因为前者决定了每次反射所吸收的声能，后者决定了每秒钟声波的反射次数。

所以在房间大小固定后，混响时间只与房间对声音的吸收本领有关，故吸声材料或吸声物体的吸声系数可在混响室里通过混响时间的测量来进行。

先测出没有放入声学材料时某频率的混响时间T 1，再测出放入声学材料时响应频率的混响时间T 2，则根据公式(22)可推出：() 2121221111A -A 55.3V --4m -m Vc T c T ⎛⎫= ⎪⎝⎭(7.2)式中V 为混响室的体积，c 1、 c 2为两次测量时声速，m 1,m 2为两次测量时的声强吸收系数（由室内空气的吸收产生），如果两次测量时的室内温度及湿度相差很小，则c 1≈ c 2,21m m ≈,于是(23)式可化简为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==12012111355T -T c V . - A A ΔA(7.3)当试件是安装在房间地板、墙壁或天花板上的平面吸声体时，其面积与整个混响室表面积相比较小，再考虑到被试件覆盖的那部分吸声系数很小，所以有：扬声器监视传声器声级 监视器 HS6288计算机及采 集计算软件Pulse 3560C 数据采集 前端采集传声器功率 放大器 BK2716图7.1 混响室法吸声系数测量系统连接示意图地毯s ΔAαS=⋅(7.4)式中sα为试件无规入射的吸声系数，S为表面积。

测量材料吸声系数的方法吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。

描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。

理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。

事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。

不同频率上会有不同的吸声系数。

人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。

按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。

将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。

在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。

一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。

当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。

如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m³的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。

测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。

混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。

两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。

在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。

任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。

在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。

基于混响法测量水声材料吸声系数
吸声系数是衡量吸声材料性能的一个重要标准,在空气声学中,混响室法是测量材料无规入射平均吸声系数的经典方法。

水下混响环境与空气中混响环境相比,混响时间更短;低频声场分布更加不均匀。

因此在水下封闭空间中应用混响法测量水声材料吸声系数时不确定性因素更多。

因此,开展基于混响法测量水声材料吸声系数的探索意义重大。

本文主要将混响室法应用于混响水箱中测量水声材料吸声系数,并通过实验研究混响法测量材料吸声系数的有效性及影响因素。

首先,分析了矩形混响水箱中的声场,并且从波动声学理论及统计声学理论两方面来推导矩形混响水箱内的混响时间;提出在混响水箱中使用混响法来测量材料吸声系数,推导出了材料吸声系数计算公式;对混响水箱空箱状态下的混响时间进行了测量并求出了水箱壁面吸声系数。

其次,对在混响水箱中使用混响法测量水声材料吸声系数及吸声系数测量结果影响因素进行了实验研究。

研究结果表明:混响水箱中声场不满足扩散场条件,导致在较低频段集中式布放时试件布放位置对水声材料吸声系数的测量结果影响较大,布放于水箱表面的中心效果最好;采用集中式布放方式测量材料吸声系数时测量误差与试件面积有关,最佳试件面积与试件的长宽比例以及其所在水箱面积有关,本文给出了最佳试件面积的试件尺寸及布放建议。

最后,提出了采用分布式布放方式改善材料吸声系数测量精度的方法,实验结果表明:同等面积下,分布式布放的测量精度优于集中式布放,条件允许情况下,分布式布放的间距越大吸声系数测量精度越高,吸声系数的测量结果更接近真实值。

该测量方法对封闭空间中材料的无规吸声系数测量具有重要的指导作用。

实验七混响室法测量声学材料吸声系数一、实验目的1.掌握混响时间的测量方法；2.掌握混响室法测量材料吸声系数的原理和方法。

二、实验要求1.正确理解混响时间的概念；2.基本掌握Pulse 3560C声振测量的基本功能及使用方法。

三、实验环境1.混响室2.被测材料：腈纶地毯，面积3×4㎡，厚2.5㎜3.BK声学测量平台9.04.自由场传声器BSWA型4个5.声级监视器HS62886.Pulse 3560C7.功率放大器BK27168.全指向性声源BK42969.通用计算机及M6k10.声级校准器4321四、实验内容、步骤1.实验内容：测量晴纶地毯的无规入射材料吸声系数。

测试系统如图5所示。

图7.1 混响室法吸声系数测量系统连接示意图2.实验原理：混响室测量吸声系数的原理是先测出空房间的混响时间T1，放入被测材料后再测出相应的混响时间T2，然后可通过公式（4）计算得到材料的吸声系数。

由声学理论可知，当混响室内被声源激励时，混响室内被激发出较多的简正振动方式，使室内建立稳定声场，该声场接近于扩散声场，建立稳态声场所需的时间大致与混响时间相同。

由赛宾公式可知，将吸声材料放入混响室前后，其等效吸声面积A 值与混响时间的关系可用下式表示：0 55.3VA -4m V c T=（1）混响时间的长短和房间的吸声本领及其体积有关，因为前者决定了每次反射所吸收的声能，后者决定了每秒钟声波的反射次数。

所以在房间大小固定后，混响时间只与房间对声音的吸收本领有关，故吸声材料或吸声物体的吸声系数可在混响室里通过混响时间的测量来进行。

先测出没有放入声学材料时某频率的混响时间T 1，再测出放入声学材料时响应频率的混响时间T 2，则根据公式（1）可推出：() 2121221111A -A 55.3V --4m -m V c T c T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（2）式中V 为混响室的体积，c 1、 c 2为两次测量时声速，m 1,m 2为两次测量时的声强吸收系数（由室内空气的吸收产生），如果两次测量时的室内温度及湿度相差很小，则c 1≈ c 2, 21m m ≈,于是(2)式可化简为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==12012111355T -T c V . - A A ΔA （3） 当试件是安装在房间地板、墙壁或天花板上的平面吸声体时，其面积与整个混响室表面积相比较小，再考虑到被试件覆盖的那部分吸声系数很小，所以有：s ΔAαS=⋅ （4） 式中s α为试件无规入射的吸声系数，S 为表面积。