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測量是按照某種規(guī)律，用數(shù)據(jù)來描述觀察到的現(xiàn)象，即對事物作出量化描述。聲學(xué)測量必需具備特定的聲學(xué)環(huán)境，并不是在任意環(huán)境中都能進(jìn)行的。除了一般要求具有較安靜的環(huán)境、較低的背景噪聲，還要求測試環(huán)境能滿足三個(gè)“理想化聲場”條件的其中之一即：

• 平面波聲場

• 自由聲場

• 擴(kuò)散聲場

在這三種聲場中，聲學(xué)量之間的關(guān)系都十分簡單，因此從原理上便可使測量方法大大簡化并有效。

平面波聲場一般比較容易獲得，在一定的頻率范圍內(nèi)，聲波在剛性管壁的管道中傳播時(shí)，聲波的波型主要成平面波模式。吸聲材料與結(jié)構(gòu)的垂直入射吸聲系數(shù)及聲阻抗率比就是在駐波管中測量而獲得的。吸聲材料與結(jié)構(gòu)的垂直入射吸聲系數(shù)，及聲阻抗率比就是在駐波管中測量而獲得的。至于自由聲場以及擴(kuò)散聲場，幾乎都難以從通常的環(huán)境中獲得，一般需要經(jīng)過專門的聲學(xué)設(shè)計(jì)。消聲室就是用來模擬自由聲場條件，而混響室可以形成近似的擴(kuò)散聲場。下面就來簡要的介紹這兩種聲學(xué)特殊實(shí)驗(yàn)室的基本特性和設(shè)計(jì)要求。

為了消除消聲室內(nèi)所有的反射聲，除了在室內(nèi)不能存在與測量無關(guān)的障礙物外，室內(nèi)各壁面(包括墻壁、天花頂及地面)都要鋪設(shè)高效的吸聲體，使入射于其壁面上的聲波能幾乎完全被吸收掉。當(dāng)然消聲室還必須有良好的隔聲及隔振措施，以阻斷從外界來的各種噪聲與振動(dòng)的傳入。使室內(nèi)的本底或背景噪聲達(dá)到遠(yuǎn)低于被測聲信號的聲壓級。

要構(gòu)成一個(gè)具有良好消聲性能的消聲室，對各個(gè)壁面鋪設(shè)的吸聲體的聲學(xué)設(shè)計(jì)是一最為重要的環(huán)節(jié)。目前在消聲室中采用的吸聲體，幾乎都是用多孔材料。例如，各種超細(xì)玻璃棉制作的尖劈狀的吸聲結(jié)構(gòu)，其吸收系數(shù)一般要求達(dá)到99%以上。尖劈狀吸聲結(jié)構(gòu)能使入射聲波以逐漸過渡的方式達(dá)到良好的阻抗匹配狀態(tài)，從而使聲波幾乎完全進(jìn)入吸聲體，并在吸聲體內(nèi)被充分吸收掉。多孔吸聲材料的吸聲系數(shù)在低頻是會(huì)下降的。因此消聲室也有低頻限止頻率。它由吸聲尖劈的總長度決定。這總長度應(yīng)不短于與消聲室使用截止頻率所對應(yīng)的聲波波長的1/4。

半消聲室

為了能便于安置較重的待測機(jī)器，也有一種半消聲室的設(shè)計(jì)，即室內(nèi)除了地面以外，其余五個(gè)地面鋪裝有高吸聲的尖劈，而堅(jiān)硬又平整的地面猶如聲的全反射面，形成一個(gè)近似半空間的自由聲場，半消聲室的自由聲場近似要求一般可以更低一些。

擴(kuò)散體

在室內(nèi)的壁面上，要鋪設(shè)吸聲系數(shù)非常小的建筑材料，如大理石、水磨石、瓷磚以及金屬版板等以使室內(nèi)具有光滑堅(jiān)硬的內(nèi)壁，從而產(chǎn)生充分的混響。同時(shí)為了盡量增加室內(nèi)形成駐波的模式，對房間的幾何尺寸的相對比例也有適當(dāng)限定，此外，為了使室內(nèi)低頻聲波能量充分的擴(kuò)散，也有把內(nèi)壁做成各種大的凸弧形或者在室內(nèi)安裝可旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散體等。

擴(kuò)散體

混響室也有低頻限止頻率，一般當(dāng)房間的尺寸與聲波波長同一數(shù)量級時(shí)，室內(nèi)出現(xiàn)的駐波模式十分稀少，以致于很難達(dá)到擴(kuò)散聲場條件。與這一波長相對應(yīng)的頻率就可作為混響室工作的低限頻率，這在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中也有規(guī)定，當(dāng)然作為聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，混響室同樣要求采取必要的隔聲與隔振措施，盡量降低室內(nèi)的背景噪聲。

混響室

聲學(xué)測量時(shí)，需要傳聲器作為聲波的接收器，傳聲器是將聲信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號的電聲換能器件，傳聲器的種類很多，但是作為聲學(xué)測量用，主要是電容式傳聲器，因?yàn)殡娙菔絺髀暺骶哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如靈敏度高，頻響平直，動(dòng)態(tài)范圍大，體積小，穩(wěn)定性好，特別適宜作為測量選用。

電容式傳聲器

由于聲學(xué)測量通常是在不同的聲學(xué)環(huán)境和條件下進(jìn)行的，因此，對測量傳聲器的靈敏度也作了三種不同定義，即自由場靈敏度、擴(kuò)散場靈敏度、壓強(qiáng)靈敏度。一般自由場靈敏度都是指零度入射角情況，擴(kuò)散場靈敏度是當(dāng)聲波無規(guī)入射時(shí)的靈敏度，也即對所有入射角的自由場靈敏度的平均值。壓強(qiáng)靈敏度是指不管聲場條件，只考慮作用在傳聲器受聲膜片上的實(shí)際聲壓所產(chǎn)生的靈敏度。對自由場靈敏度做成平直的頻率響應(yīng)的傳聲器稱為自由場型傳聲器。類似的，還有擴(kuò)散型傳聲器和壓強(qiáng)型傳聲器。

按照傳聲器的上述各種特性，再進(jìn)行聲學(xué)測量時(shí)，應(yīng)按照不同聲場情形，選擇適當(dāng)類型的傳聲器。例如在消聲室中測量，應(yīng)選擇自由場型傳聲器，而在混響室測量時(shí)，選用擴(kuò)散場型傳聲器。壓強(qiáng)型傳聲器一般用在小腔中測試或者當(dāng)反射較強(qiáng)，而體積不大的室內(nèi)測量時(shí)。

噪聲及振動(dòng)分析儀