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城市汽車數(shù)量的迅猛增長和高架橋的搭建對居民的生活有著嚴(yán)重的影響，居民家中隔聲裝置以及高架橋聲屏障的安裝，能夠有效降低這一影響。合理利用聲學(xué)計量及相應(yīng)測試技術(shù)能夠更好地幫助居民及工程安裝企業(yè)評估材料的聲學(xué)性能，從而做出更科學(xué)、更準(zhǔn)確的判斷，體現(xiàn)作為法定計量檢定機(jī)構(gòu)的重要技術(shù)支撐作用，更好地服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

一、材料聲反射系數(shù)

噪聲的特性一般可以用其頻譜、聲壓級隨時間的變化以及聲場的特性來描述，因此通過在噪聲源處降噪、在傳播過程中降噪和在接收端降噪，可以有效控制噪聲的傳播，其中最直接有效的降低噪聲的方式即為降低居民所感受到的聲壓級，通過安裝隔聲板、隔聲材料、吸聲屏障來有效實(shí)現(xiàn)這一目的。這些材料的聲學(xué)性能，如反射系數(shù)、透射系數(shù)、衍射系數(shù)等直接影響著隔聲效果，因此在消聲室中通過實(shí)驗(yàn)的方法測定某些材料的聲反射系數(shù)有著重要的作用。

聲反射系數(shù)的測量按照測量空間的不同可以分為混響室法、自由場法和阻抗管測量方法，在消聲室中可以模擬自由場條件，根據(jù)公式

計算材料的聲反射系數(shù)(式中:p(r)——反射聲聲壓強(qiáng)度；p(i)——入射聲聲壓強(qiáng)度)。透射系數(shù)的計算同反射系數(shù)的計算原理相同。

假設(shè)聲波以球面波的方式擴(kuò)展，各個波陣面上的質(zhì)點(diǎn)振速和相位保持一致，聲壓與質(zhì)點(diǎn)振速的關(guān)系可以表示為

式中:r為波數(shù)，僅與聲波本身有關(guān)；t——傳播時間。——聲波傳播距離；圖片

由此得出材料的聲反射系數(shù)可以表示為

二、測量模型

圖1  實(shí)驗(yàn)分布圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要由兩部分構(gòu)成，即發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備，均由計算機(jī)軟件控制，實(shí)驗(yàn)分布如圖1所示。

為了有效分辨出直達(dá)聲與反射聲，需要進(jìn)行兩次測量，實(shí)驗(yàn)方法如圖2所示。

圖2  實(shí)驗(yàn)方法示意圖

圖中s0為發(fā)射聲源，s1為與s0對稱的虛源，p為接收傳感器，按照上述方式布置實(shí)驗(yàn)時，p點(diǎn)接收到的聲壓可以表示為

p=p0+p1+p2    (4)

式中:p0——直達(dá)聲的聲壓；p1——反射聲的聲壓；p2——衍射聲的聲壓。

為了能夠剔除待測材料邊緣的聲衍射對接收器p的影響，把接收器放置于距離待測材料較近的位置，而聲源放置于距離待測材料較遠(yuǎn)的位置，則p2的影響可以忽略不計。

由于反射波傳播時間較長，表現(xiàn)為接收端在時域上信號強(qiáng)弱隨時間有增加的過程，可以利用信號處理的手段分離出直達(dá)聲和反射聲，以此來計算材料的聲反射系數(shù)。但為了更加直觀地表征反射與直達(dá)的區(qū)別，進(jìn)行第二次測量，即不放置待測材料，直接由接收端接收聲源的直達(dá)信號，并用與第一次測量的差值來消除直達(dá)聲的影響。并且依據(jù)兩次測量數(shù)據(jù)，可以通過譜分析的方法研究衍射效應(yīng)在其中的影響量。聲音的折射實(shí)驗(yàn)方法與此大同小異。    

三、前景分析

人耳感知的頻率范圍較廣，從20 Hz～20 kHz，對相同聲壓但不同頻率的聲音的感受也不盡相同。日常生活中所接觸的噪聲主要為室外不規(guī)律噪聲和室內(nèi)混響噪聲，特別是隨著汽車的普及，由于汽車在行進(jìn)過程中，部件振動的噪聲、燃燒室燃燒噪聲、風(fēng)阻產(chǎn)生的噪聲以及車輪與地面摩擦力產(chǎn)生的胎噪聲，其聲壓級不同，頻率也不盡相同，無論是駕駛室內(nèi)的噪聲控制還是噪聲對外界的影響，都是噪聲控制的重要問題，如何通過吸聲材料的運(yùn)用，有效合理地減少噪聲對生活的影響就顯得尤為重要。

    噪聲污染也是城市污染的一種，控制噪聲的傳播給日常生活帶來了極大的舒適感，因而合理利用材料的聲學(xué)性能，以達(dá)到控制噪聲傳播的目的，材料的聲學(xué)性能測試就起到了關(guān)鍵性的決定作用。我們利用白噪聲和其他寬帶信號作為主要的模擬噪聲來源，用此分析不同噪聲源時聲反射系數(shù)，從而達(dá)到噪聲控制的目的。今后將更多利用實(shí)驗(yàn)的方法來判斷隨著入射角度的變化，邊緣衍射對噪聲控制程度的影響，在不同信噪比時對實(shí)驗(yàn)的影響，混合噪聲源時對噪聲控制的影響。