國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心聲學(xué)實驗室建設(shè)規(guī)劃.doc

國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心聲學(xué)實驗室建設(shè)規(guī)劃（第一版）同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所2013年4月國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心聲學(xué)實驗室規(guī)劃目 錄一聲學(xué)實驗室規(guī)劃建設(shè)背景1二聲學(xué)性能檢測參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)12.1 材料吸聲性能檢測12.1.1 材料吸聲性能的評價量22.1.2 法向入射吸聲系數(shù)的測量32.1.3 無規(guī)入射吸聲系數(shù)的測量112.1.4應(yīng)用吸聲性能測量的部分標(biāo)準(zhǔn)182.2設(shè)備的噪聲級與聲功率測量192.2.1基本技術(shù)原理和標(biāo)準(zhǔn)化192.2.2自由場聲壓法消聲室和半消聲室212.2.3混響環(huán)境聲壓法混響室292.2.4 噪聲聲功率級測量的聲強(qiáng)法302.3 構(gòu)件隔聲性能的測量312.3.1基本技術(shù)原理312.3.2隔聲測量的實驗室技術(shù)要求322.3.3測量標(biāo)準(zhǔn)情況342.3.4隔聲測量的其它標(biāo)準(zhǔn)352.4消聲器消聲性能的測量382.4.1基本技術(shù)原理382.4.2消聲器性能測量標(biāo)準(zhǔn)382.4.3消聲器性能測量系統(tǒng)39三聲學(xué)檢測實驗室建設(shè)內(nèi)容433.1 消聲室433.1.1消聲室的技術(shù)參數(shù)433.1.2消聲室的布局方案433.2 混響室443.3 隔聲室443.4 消聲器測量系統(tǒng)443.5 駐波管測量系統(tǒng)4445國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心聲學(xué)實驗室建設(shè)規(guī)劃一聲學(xué)實驗室規(guī)劃建設(shè)背景根據(jù)國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、無錫市宜興質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局就“國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”建設(shè)規(guī)劃，國家環(huán)保設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心將建設(shè)環(huán)保設(shè)備及產(chǎn)品的聲學(xué)檢測和服務(wù)的能力，以滿足環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗的要求。本規(guī)劃設(shè)計在根據(jù)相關(guān)國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合聲學(xué)產(chǎn)品的性能檢測以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，對聲學(xué)性能檢測實驗室的技術(shù)功能進(jìn)行需求分析的基礎(chǔ)上，提出監(jiān)督檢驗中心聲學(xué)和噪聲控制相關(guān)設(shè)備產(chǎn)品的聲學(xué)性能檢測實驗室的建設(shè)規(guī)劃建議，以及分期實施計劃。二聲學(xué)性能檢測參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)本章對設(shè)備及材料等聲學(xué)性能檢測按照檢測參量及其檢測中采用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。2.1 材料吸聲性能檢測通過吸聲材料或吸收結(jié)構(gòu)將聲能吸收，從而降低噪聲的能量是噪聲控制的重要途徑之一。同時，吸收材料（或結(jié)構(gòu)）在控制室內(nèi)聲環(huán)境的舒適性以及音質(zhì)上也有著廣泛的應(yīng)用。吸聲材料（或結(jié)構(gòu)）的類別和形式多種多樣，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的材料不斷涌現(xiàn)，以滿足越來越全面的應(yīng)用要求。吸聲材料（或結(jié)構(gòu)）雖然形式眾多，但如果按其吸聲機(jī)理來分類，可以分成多孔性吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)兩大類。噪聲控制設(shè)計以及廳堂音質(zhì)設(shè)計中需要對材料的吸聲性能有全面的了解，因此，材料的吸聲性能的檢測是最基本的聲學(xué)檢測內(nèi)容。同時，吸聲性能檢測在道路交通噪聲控制的聲屏障、消聲器設(shè)計等方面也是必備的基本檢測參量。2.1.1 材料吸聲性能的評價量吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲能力采用吸聲系數(shù)來描述。吸聲系數(shù)定義為材料吸收的聲能與入射到材料上的總聲能之比，符號為。用公式可表示為：（1.1）式中：入射聲能；被材料或結(jié)構(gòu)吸收的聲能；被材料或結(jié)構(gòu)反射的聲能； 聲能反射系數(shù)。吸聲系數(shù)是評定材料吸聲作用的主要指標(biāo)，吸聲系數(shù)越大，材料的吸聲性能越好；反之，吸聲系數(shù)越小，材料的吸聲性能越差。一般材料(或結(jié)構(gòu))的吸聲系數(shù)介于01之間，通常把吸聲系數(shù)的材料稱為吸聲材料。吸聲系數(shù)與聲波的頻率以及入射聲波的方向有關(guān)。吸聲系數(shù)可以表示為頻率的函數(shù)。圖1.1中給出了多孔性吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)的典型吸聲頻譜曲線。多孔性吸聲材料的吸聲性能一般在低頻段比較小，隨著頻率的增高，吸聲系數(shù)逐漸增大，在中高頻段獲得比較高的吸聲；而共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能在共振頻率附近比較好，偏離共振頻率點以后吸聲性能逐漸減小。 a) 多孔性吸聲材料 b) 共振吸聲結(jié)構(gòu)圖2.11吸聲材料(結(jié)構(gòu))的典型吸聲系數(shù)頻譜聲波入射到材料表面的方向，可分為如圖1-2所示的正入射、斜入射和無規(guī)入射三種形式，其中正入射又稱為法向(垂直)入射。因此，根據(jù)聲波的入射角度不同，吸聲系數(shù)可分為法向入射吸聲系數(shù)、斜入射吸聲系數(shù)和無規(guī)入射吸聲系數(shù)。在材料吸聲系數(shù)測量中，最常進(jìn)行的檢測有法向入射吸聲系數(shù)和無規(guī)入射吸聲系數(shù)。不同入射角下的斜入射吸聲系數(shù)的測量比較復(fù)雜，一般在科學(xué)研究單位研究中才會用到。圖2.12聲波入射到材料表面的方向2.1.2 法向入射吸聲系數(shù)的測量2.1.2.1 法向入射吸聲系數(shù)測量技術(shù)方法法向入射吸聲系數(shù)(又稱垂直入射吸聲系數(shù))通常用符號表示。這種吸聲系數(shù)采用阻抗管法(又稱駐波管法)進(jìn)行測量，該方法所需試件的材料面積很小，測試裝置簡單，測試結(jié)果精確。適用于對吸聲理論研究、吸聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化試驗、研制開發(fā)新產(chǎn)品以及進(jìn)行材料吸聲性能的相對比較。在阻抗管中測量法向入射吸聲系數(shù)的方法分為駐波比法和傳遞函數(shù)法兩種，這兩種方法的測量過程及其要求的詳細(xì)描述分別由以下兩個國家標(biāo)準(zhǔn)給出 ：gb/t 18696.l-2004 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第1部分：駐波比法。 (eqv. iso 10534-1，美國標(biāo)準(zhǔn)astm c 384-98)gb/t 18696.2-2002 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第2部分:傳遞函數(shù)法。(eqv. iso 10534-2，美國標(biāo)準(zhǔn)astm e 1050-2010)駐波比法法向入射吸聲系數(shù)測量駐波比法的測量裝置見圖1-3，其基本原理是由聲頻信號發(fā)聲器帶動安裝在駐波管一端的揚聲器，在駐波管內(nèi)輻射平面波，當(dāng)平面波在管中傳播遇到阻抗管另一端時將產(chǎn)生一反射平面波，入射平面波與反射平面波相互疊加后形成駐波，從而在管內(nèi)形成了固定的波腹和波節(jié)，因此，阻抗管也稱為駐波管。波腹處的聲壓極大值與波節(jié)處的聲壓極小值之比稱為駐波比s。測得管中的駐波比后，根據(jù)下式計算法向入射吸聲系數(shù)：（1.2）圖2.13駐波比法吸聲系數(shù)測量裝置圖駐波比法測量必須保證在管內(nèi)形成平面波，而管道內(nèi)在與管道截面尺寸有關(guān)的一定頻率以下才不會產(chǎn)生高次波，即駐波比法測量存在一個上限頻率。對于圓形管道，它的上限頻率為：（1.3）式中：d 管道截面直徑，m； c0 空氣中的聲速， m/s。阻抗管測試段的長度l決定了阻抗管測量的下限頻率：（1.4）因此，駐波管的長度和直徑?jīng)Q定了所能有效測量的頻率范圍。傳遞函數(shù)法法向入射吸聲系數(shù)測量隨著數(shù)字測量技術(shù)的發(fā)展，利用傳遞函數(shù)法直接在阻抗管中測量材料的吸聲系數(shù)和聲阻抗是一種更加方便快速的方法。這種方法能同時測量一定頻率范圍內(nèi)所有頻率處的材料復(fù)反射系數(shù)、法向聲阻抗率和吸聲系數(shù)。傳遞函數(shù)法吸收系數(shù)測量裝置如圖1-4所示。圖2.14傳遞函數(shù)法吸聲系數(shù)測量裝置圖傳遞函數(shù)法的測量原理是將白噪聲信號輸入揚聲器，在管道內(nèi)形成駐波聲場。由管壁處的傳聲器m1和m2同時測得聲壓瞬時信號p1(t)和 p2(t)，這兩個信號經(jīng)過快速傅立葉(fft)分析進(jìn)而得到兩個測點之間的傳遞函數(shù)。（7.7）根據(jù)聲波的傳播疊加原理可得到被測材料的復(fù)反射系數(shù)r：（7.8）式中：s 兩測量傳聲器之間的距離，m； 從試樣表面到較遠(yuǎn)一個測點m1的距離， m； k 波數(shù)。由復(fù)反射系數(shù)r可求得材料的法向入射吸聲系數(shù)：（7.9）由于傳遞函數(shù)法測量的便利性，而且其測量結(jié)果與駐波比法的結(jié)果完全等同，因此傳遞函數(shù)法被越來越廣泛采用，在許多新修訂的標(biāo)準(zhǔn)中對吸聲性能參數(shù)的要求所提出的測量方法大多推薦傳遞函數(shù)法。測量規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)gb/t 18696.l-2004 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第1部分：駐波比法。iso 10534-1:1996 acoustics-determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes - part 1: method using standing wave ratio. (bs-en-iso-10534-2-2001)astm c384 - 04(2011) standard test method for impedance and absorption of acoustical materials by impedance tube method. gb/t 18696.2-2002 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第2部分:傳遞函數(shù)法iso 10534-2:1998 acoustics-determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes - part 2: transfer-function methodastm e1050 - 12 standard test method for impedance and absorption of acoustical materials using a tube, two microphones and a digital frequency analysis system應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)astm d1037 - 12 standard test methods for evaluating properties of wood-base fiber and particle panel materials2.1.2.2測量設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)阻抗管杭州愛華awa6128a型駐波管吸聲系數(shù)測試儀圖2.15杭州愛華awa6128a型駐波管awa6128a型駐波管吸聲系數(shù)測試儀用于測定垂直入射條件下吸聲材料的吸聲系數(shù)。測試儀由駐波管、傳聲器、測試主機(jī)、顯示器、鍵盤鼠標(biāo)等組成。測試儀軟件根據(jù)測量到的峰聲級值和谷聲級值自動計算出吸聲系數(shù)，并能生成吸聲系數(shù)與頻率的坐標(biāo)曲線。該設(shè)備滿足gb/t 18696.1-2004 (iso 10534-1:1996)聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第1部分：駐波比法的要求為了滿足不同的測量頻段的要求，該套設(shè)備提供了兩種管徑尺寸： 低頻管：96x1000 (mm)，測量頻率范圍：90 hz1800 hz； 高頻管：30x350(mm)，測量頻率范圍：1500 hz6500 hz杭州愛華awa8551型駐波管圖2.16杭州愛華awa8551型駐波管awa8551型阻抗管滿足gb/t 18696.2-2002(iso 10534-2:1998) 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第2部分 傳遞函數(shù)法中規(guī)定的測量要求。杭州愛華制造的awa8551型系列阻抗管采用鋁合金材質(zhì)，重量輕、尺寸小，樣品安裝及拆卸方便。阻抗管的尺寸分100mm和29mm兩種，有些測量頻率范圍為50 hz6.3 khz。北京聲望sw422和sw477阻抗管圖2.17北京聲望sw422和sw477阻抗管北京聲望的sw系列阻抗管的滿足gb/t 18696.2-2002(iso 10534-2:1998) 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第2部分 傳遞函數(shù)法中規(guī)定的測量要求。其中： sw422為低頻管，直徑100mm，測量頻率范圍為63hz1800 hz； sw477為高頻管，直徑30mm，測量頻率范圍為800hz6300 hz； 丹麥b&k 4206和4206a阻抗管圖2.18丹麥b&k 4206和4206a阻抗管丹麥b&k 4206和4206a兩種型號的阻抗管的滿足gb/t 18696.2-2002(iso 10534-2:1998，astm e1050-2010) 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第2部分 傳遞函數(shù)法中規(guī)定的測量要求。其中：b&k 4206的測量頻率范圍為50hz6.4khz；b&k 4206a的測量頻率范圍為100hz3.2khz。2.1.2.3測量設(shè)施特殊阻抗管英國salford大學(xué)的低頻阻抗管英國salford大學(xué)近期建設(shè)了一圓管式低頻駐波管，用于測量更低頻段的材料的吸聲性能。該阻抗管采用22mm厚的低碳鋼制作，具體的管徑以及有效測量頻率范圍沒有公布。下圖分別為該低頻駐波管的示意圖、實景照片以及原理圖。圖2.19英國salford大學(xué)的低頻阻抗管同濟(jì)大學(xué)的低頻阻抗管同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所在1974年建立了直立式的低頻阻抗管，管道截面為600mmx600mm，可用于大型吸聲材料或結(jié)構(gòu)的低頻吸聲性能的測量，如消聲室用吸聲尖劈的測量。該阻抗管目前不處于正常工作狀態(tài)，下圖為該阻抗管道實物照片。圖2.110同濟(jì)大學(xué)直立式低頻阻抗管南京大學(xué)的低頻阻抗管南京大學(xué)建立了400mmx400mm的方形低頻阻抗管，該阻抗管為橫臥式，采用雙傳聲器法進(jìn)行測量。該阻抗管目前不處于正常工作狀態(tài)。ni的三傳聲器阻抗管為了克服在寬帶測量中需要采用粗細(xì)兩根管子的不便利，ni研制了一種采用三傳聲器的傳遞函數(shù)法測量阻抗管。這種測量方法的原理較早時已經(jīng)成熟，有些研究單位自行研制了三傳聲器傳遞函數(shù)的測量方法，但商業(yè)化的產(chǎn)品目前尚沒有。圖2.111美國ni的三傳聲器阻抗管2.1.2.4 阻抗管吸聲測量的特殊應(yīng)用阻抗管用于測量路面的吸聲性能，測量如下圖所示。測試主要按照以下2個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。該測試需要在阻抗管的基礎(chǔ)上，附加相關(guān)配件(地面耦合接管，路面采樣器具)才能進(jìn)行。iso 13472-1:2002 acoustics - measurement of sound absorption properties of road surfaces in situ - part 1: extended surface methodiso 13472-2:2010 acoustics - measurement of sound absorption properties of road surfaces in situ - part 2: spot method for reflective surfaces圖2.112阻抗管用于路面吸聲的測量2.1.3 無規(guī)入射吸聲系數(shù)的測量2.1.3.1測量技術(shù)方法無規(guī)入射吸聲系數(shù)用表示，采用混響室法測量。該方法測試設(shè)備復(fù)雜，首先要有一間體積大于200m3的混響室，所需的試件面積大，要求10m2左右。由于聲波在房間內(nèi)大多是無規(guī)入射到物體及室內(nèi)表面，所以無規(guī)入射的吸聲系數(shù)更加符合實際聲場條件。在聲學(xué)工程的設(shè)計計算如廳堂音質(zhì)混響時間的計算以及噪聲控制工程的吸聲降噪計算都應(yīng)采用混響室法的吸聲系數(shù)。還用于材料吸聲性能的等級評定，國家標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定以混響室法吸聲系數(shù)作為劃分依據(jù)?；祉懯曳ㄎ曄禂?shù)測量的詳細(xì)過程和要求見“gb/t 202472006 聲學(xué) 混響室吸聲測量”。圖2-1中給出的是混響室法吸聲系數(shù)測量系統(tǒng)圖，通過測量在混響室內(nèi)放入被測材料前后的混響時間，根據(jù)下式計算得到材料的吸聲系數(shù)：（7.10）式中：v 空場(即混響室內(nèi)未放置被測材料)時混響室體積，m3；c 混響室內(nèi)聲波在空氣中的傳播速度，m/s；t1 空場時混響室內(nèi)的混響時間，s；t2 放入被測材料后混響室內(nèi)的混響時間，s；s 被測材料的面積，m2；m1 空場混響室條件下的聲強(qiáng)衰減系數(shù)，m-1；m2 放入被測材料后混響室條件下的聲強(qiáng)衰減系數(shù)，m-1；圖2.21混響室吸聲系數(shù)測量系統(tǒng)圖測量標(biāo)準(zhǔn)：gb/t 202472006 聲學(xué) 混響室吸聲測量iso 354:2003 acoustics - measurement of sound absorption in a reverberation room.astm c423-09a standard test method for sound absorption and sound absorption coefficients by the reverberation room method2.1.3.2測量設(shè)施混響室1. 混響室的技術(shù)要求2. 混響室的類型混響室需要在內(nèi)部空間獲得均勻擴(kuò)散的聲場，根據(jù)室內(nèi)聲學(xué)的設(shè)計原理，在房間外形尺寸以及內(nèi)部為非規(guī)則時，可以激發(fā)更多室內(nèi)空間的聲學(xué)模態(tài)，并通過旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體或分布式擴(kuò)散體等形式，進(jìn)一步改善室內(nèi)聲場的均勻度。根據(jù)這一原理，目前國際上混響室的結(jié)構(gòu)形式可以分外兩大類：擴(kuò)散體獲得均勻擴(kuò)聲聲場：國際上絕大部分的混響室屬于這一類型，房間的幾何形狀最好采用非規(guī)則形狀(如德國fhg建筑物理實驗室，圖2.2-2)，并且內(nèi)容采用懸吊擴(kuò)散體的方法獲得均勻擴(kuò)散聲場。也有采用旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體來改善室內(nèi)聲場均勻度的(圖2.2-3)，但旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體的機(jī)械部件的運轉(zhuǎn)耐久性和平穩(wěn)性問題解決的復(fù)雜性使得許多新造實驗室盡量少采用這種方式。2009年底建成的中國計量研究院的混響室仍采用的是擴(kuò)散體形式(圖2.2-4)。 圖2.22 德國fhg建筑物理所混響室 圖2.22采用旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體的混響室(2m3)a. 南大聲學(xué)所混響室 b. ibm日本大和研發(fā)中心圖2.24 德國技術(shù)與應(yīng)用物理所混響室(200m3) 圖2.25 中國計量科學(xué)研究院混響室(透明擴(kuò)散體)非規(guī)則表面獲得均勻擴(kuò)聲聲場：國際上第一個非規(guī)則表明的混響室是1984年建造于同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所的混響室。同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所研究者根據(jù)室內(nèi)聲場理論計算得出，內(nèi)壁的曲面表面可以獲得聲場擴(kuò)散的最佳效果。在此研究基礎(chǔ)上，1984年在國際上首次采用非規(guī)則體積擴(kuò)散體形式建造成新的混響室，獲得很好的聲學(xué)性能效果(圖2.2-6)。在此以后的國內(nèi)混響室的建設(shè)中，大多仿照同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所混響時的結(jié)構(gòu)形式建造了許多混響室。其中有些混響室我制造簡單，在此基礎(chǔ)上對壁面構(gòu)造進(jìn)行了簡化。典型的有福特汽車的混響室，蘇州科技大學(xué)的混響室等，其中華南國家計量測試中心混響室采用了室內(nèi)壁體積擴(kuò)散體與懸掛擴(kuò)散體相結(jié)合的形式(圖2.2-7)。圖2.26同濟(jì)大學(xué)混響室(268m3)圖2.27華南國家計量測試中心混響室(240m3)3. 混響室最新研究技術(shù)結(jié)果2010年起，國際上開展修訂iso354-2003的研究，vercammen m.l.s等在對比了(平板式)擴(kuò)散體以及非規(guī)則表面(體積擴(kuò)散體)混響室內(nèi)部結(jié)構(gòu)對聲場擴(kuò)散性，以及在吸聲系數(shù)測量精度等方面的參數(shù)，結(jié)論認(rèn)為，采用體積擴(kuò)散體形式可以獲得更好的效果。這一研究結(jié)果將會體現(xiàn)在修訂版的iso354的標(biāo)準(zhǔn)中，因此，可以認(rèn)為，體積擴(kuò)散體(非規(guī)則表面)形式的混響室將是未來發(fā)展的趨勢。 圖2.28混響室的平板擴(kuò)散體和體積擴(kuò)散體模型2.1.3.3測量設(shè)施混響箱在國際汽車工業(yè)中，為降低材料開發(fā)過程中的成本，并考慮到汽車工業(yè)中對某種材料的使用件的面積較小，采用了一種混響箱(a-cabin)的測試方法。alpha箱的單邊幾何尺寸一般為標(biāo)準(zhǔn)混響室的1/3，體積在標(biāo)準(zhǔn)混響室的1/30左右，測量材料的面積一般在1.2m2左右。有些測量頻率范圍在400hz以上。圖2.29 alpha箱吸聲測試原理圖alpha箱吸聲性能的測量在汽車行業(yè)(尤其是美國的汽車工業(yè))有著廣泛的應(yīng)用，圖2.2-10給出alpha箱的典型產(chǎn)品的外觀圖。圖2.210 典型alpha箱外觀圖alpha箱吸聲測量雖被汽車行業(yè)長久使用，但目前關(guān)于此測量方法目前尚無國際標(biāo)準(zhǔn)。2005年起推動了alpha箱吸聲測試的國際對比測試(round-robin test)，結(jié)果顯示alpha箱在對低頻吸聲較好的產(chǎn)品在低頻段的測量結(jié)果將會產(chǎn)生較大誤差(圖2.2-11)。國際汽車工業(yè)協(xié)會2008年起開始sae j2883 laboratory measurement of random incidence sound absorption tests using a small reverberation room標(biāo)準(zhǔn)的核實工作，但至今仍未獲得批準(zhǔn)頒布實施。圖2.211 標(biāo)準(zhǔn)混響室與alpha箱吸聲測量對比2.1.4應(yīng)用吸聲性能測量的部分標(biāo)準(zhǔn)jb/t 10504 空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲聲功率級測定-混響室法gb/t 25998-2010礦物棉裝飾吸聲板gb/t 16731-1997建筑吸聲產(chǎn)品的吸聲性能分級hj/t 90-2004 聲屏障聲學(xué)設(shè)計和測量規(guī)范astm e477 standard test method for measuring acoustical and airflow performance of duct liner materials and prefabricated silencers.en 1793-1:2012 road traffic noise reducing devices. test method for determining the acoustic performance. intrinsic characteristics of sound absorptionen 1793-2:2012 road traffic noise reducing devices. test method for determining the acoustic performance. intrinsic characteristics of airborne sound insulation under diffuse sound field conditionsen 1793-3:1998 road traffic noise reducing devices. test method for determining the acoustic performance. normalized traffic noise spectrumiso 11654:1997. acoustics - sound absorbers for use in buildings - rating of sound absorption (聲學(xué) 建筑用吸聲材料-吸聲性能評級)astm c1410-2012 standard specification for cellular melamine thermal and sound-absorbing insulation ()astm c1534-2012 (用作管道系統(tǒng)吸熱吸聲襯墊的軟質(zhì)聚合物泡沫薄片的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范)astm e580/e580m-2011b (安裝地震地面移動區(qū)域吸聲磚和通風(fēng)板天花板懸置系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī))astm c1139-2008 (軍用設(shè)備用纖維玻璃絕熱材料和吸聲毯及板的規(guī)格)jc/t 566-2008吸聲用穿孔纖維水泥板jc/t 1052-2007羊毛吸聲絕熱制品jc/t 469-2005吸聲用玻璃棉制品jc/t 903-2012吸聲板用粒狀棉jc/t 430-2012膨脹珍珠巖裝飾吸聲板jc/t 2122-2012 輕質(zhì)混凝土吸聲板hg/t 4383-2012 吸聲圓錐2.2設(shè)備的噪聲級與聲功率測量2.2.1基本技術(shù)原理和標(biāo)準(zhǔn)化定量描述噪聲最簡單的方法是采用聲壓，但聲壓在描述聲場的分布特性或聲源的輻射特性時還顯不夠，往往需要采用聲功率。聲源的聲功率是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)出的總能量。它與測點離聲源的距離以及外界條件無關(guān)，是噪聲源的重要聲學(xué)量。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織先后頒布了一系列關(guān)于測定機(jī)器聲功率方法的國際標(biāo)準(zhǔn)(iso 3740系列，表2.2-1)。參考iso標(biāo)準(zhǔn)，我國自20世紀(jì)80年代開始，先后制定了多種噪聲源聲功率測試國家標(biāo)準(zhǔn)(iso 3740系列，表2.2-2)。從測量參數(shù)分，噪聲源聲功率的測量方法有：聲壓法、聲強(qiáng)法和振速法；從測量環(huán)境分有：自由場法（消聲室或半消聲室）、混響場法（專用測試室或硬壁測試室）、戶外聲場法；從測量精度分有：精密法、工程法和簡易法（又稱1級、2級和3級精度，其特征由gb/t14367規(guī)定）。另外，作為一種比較方法，標(biāo)準(zhǔn)聲源法也是一類重要的方法。表2.2-1 iso頒布的噪聲源聲功率測試標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)編號精度分類測試環(huán)境聲源體積聲源噪聲特性可獲得的聲功率可供選擇的信息3741精密級滿足特殊要求的混響室最好小于測試間體積的1%穩(wěn)態(tài)、寬帶1/1或1/3倍頻程a計權(quán)聲功率級3742穩(wěn)態(tài)、窄帶或離散頻率3743工程級專用混響室最好小于測試間體積的1%穩(wěn)態(tài)、寬帶、窄帶或離散頻率a計權(quán)、1/1倍頻程其他計權(quán)的聲功率級3744工程級戶外或在大房間內(nèi)最大尺寸小于15m任意a計權(quán)、1/1或1/3倍頻程指向性和聲壓級隨時間變化3745精密級消聲室或半消聲室最好小于測試間體積的0.5%任意a計權(quán)、1/1或1/3倍頻程指向性和聲壓級隨時間變化3746簡易級沒有專用的測試環(huán)境只受現(xiàn)有測試環(huán)境限制任意a計權(quán)聲壓級隨時間變化，其他計權(quán)聲功率級3747工程級或簡易級現(xiàn)場的近似混響場符合規(guī)定要求無限制，僅由可得到的測試環(huán)境決定穩(wěn)定、寬帶、窄帶或離散頻率由1/1倍頻程得到的a計權(quán)聲壓級隨時間變化表2.2-2 我國頒布的噪聲源聲功率測試標(biāo)準(zhǔn)方法分類標(biāo)準(zhǔn)號精度分類主要特點聲源體積對應(yīng)的iso標(biāo)準(zhǔn)聲壓法gb6882-1986精密消聲室和半消聲室精密法小于測試房間體積的0.5%3745：1977gb/t3767-1996工程反射面上方近似自由場的工程法無限制，由有效測試環(huán)境限定3774：1994gb/t3768-1996簡易反射面上方采用包絡(luò)測量表面的簡易法無限制，由有效測試環(huán)境限定3746：1995gb/t6881.1-2002精密混響室精密法小于混響室體積的1%3741：1999gb/t6881.2-2002工程硬壁測試室中的工程法小于混響室體積的1%3743-1：1994gb/t6881.3-2002工程專用混響室中工程法小于混響室體積的1%3743-2：1994聲強(qiáng)法gb/t16404-1996精密、工程或簡易離散點上的測量無限制，測量表面由聲源尺寸確定9614-1：1993gb/t16404.2-1999工程或簡易掃描測量無限制，測量表面由聲源尺寸確定9614-2：1996gb/t16404.3-2006精密掃描精密測量無限制，測量表面由聲源尺寸確定9614-3：2002標(biāo)準(zhǔn)聲源法gb/t16538-1996簡易使用標(biāo)準(zhǔn)聲源簡易法無限制3747：1987振速法gb/t16539-1996精密封閉機(jī)器的測量無限制7849：19872.2.2自由場聲壓法消聲室和半消聲室2.2.2.1 技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)產(chǎn)生自由場的環(huán)境可以是消聲室或半消聲室，以及近似滿足自由場條件的室內(nèi)或戶外，根據(jù)所測量的精度不同，分為精密法、工程法和簡易法三級。利用聲壓法可以測量無指向性聲源和指向性聲源的聲功率。在iso3740系列(gb/t14367及其系列標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)中，對消聲室和半消聲室測量精度的要求如表2.2-3所列。表2.2-3 消聲室和半消聲室測試的允許偏差測試室類型1/3倍頻帶頻率 /hz指向性允許偏差 /db消聲室6308005000630010000100001.52.02.55.0半消聲室6308005000630010000100002.02.53.05.0根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的要求，測量必須在自由場，并在有效地頻率范圍內(nèi)進(jìn)行，同時一般還要求被測設(shè)備的最低噪聲級高于測試環(huán)境的本底噪聲級10db以上。因此，消聲室和半消聲室的主要聲學(xué)技術(shù)參數(shù)有3條(表2.2-4)。表2.2-4 消聲室和半消聲室的聲學(xué)技術(shù)參數(shù)序號聲學(xué)技術(shù)參數(shù)常見實驗室的值1自由場半徑1m幾米2截止頻率50hz，100hz3本底噪聲20db消聲室和半消聲室的自由場半徑?jīng)Q定了被測聲源的最大尺寸，一般測量標(biāo)準(zhǔn)中要求測點距離被測聲源表面1m布置測點，而這個測點必須位于自由場范圍才有可能滿足表2.2-3中的精度要求。因此，自由場半徑的技術(shù)要求需要根據(jù)允許最大被測聲源的尺寸來確定。截止頻率是消聲室內(nèi)能進(jìn)行有效測試的最低頻率，需要測量的聲源的頻率特征，覺得了低頻截止頻率的選取。低頻截止頻率受吸聲材料的低頻吸聲特性的影響，要求的低頻截止頻率越低，所需要的吸聲尖劈的長度越長，從而消聲室的空間尺度就越大。本底噪聲由被測聲源的最低聲級決定，較低的本底噪聲將可以保證在消聲室內(nèi)能準(zhǔn)確測量更低聲級的聲源(如低噪聲產(chǎn)品)。但本底噪聲越低，在技術(shù)實現(xiàn)上隔振與隔聲的投資也將越大。實際設(shè)計中需要將消聲室布局在相對安靜地環(huán)境，以更好地獲得較低的本底噪聲。2.2.2.2消聲室和半消聲室的結(jié)構(gòu)類型消聲室或半消聲室通過在室內(nèi)壁面采用吸聲系數(shù)為0.99以上的吸聲結(jié)構(gòu)獲得高吸聲，從而形成室內(nèi)自由場環(huán)境。目前國際上采用的內(nèi)部吸聲結(jié)構(gòu)的類型主要有2大類：吸聲尖劈；平板吸聲結(jié)構(gòu)。圖2.2-1中給出了典型的吸聲尖劈的外形圖，圖2.2-2中給出了采用吸聲尖劈的消聲室內(nèi)部圖。 圖2.21吸聲尖劈外形圖 圖2.22采用吸聲尖劈的消聲室吸聲尖劈：吸聲尖劈的結(jié)構(gòu)尺寸有消聲室的技術(shù)參數(shù)決定。目前吸聲尖劈主要用材有離心玻璃棉類和聚氨酯泡沫類(包括三聚氰胺等其它吸聲性能較好的泡沫)。采用泡沫類型的吸聲尖劈一半外表面不在加護(hù)面層。采用離心玻璃棉制作的吸聲尖劈需要在外表面采用護(hù)面層。目前國際上使用的護(hù)面層類型主要為2種：阻燃布(包括防火玻璃布)和金屬穿孔板護(hù)面。采用阻燃布可以獲得最好的聲學(xué)性能參數(shù)，采用金屬穿孔板護(hù)面便于維護(hù)保養(yǎng)，但金屬護(hù)面板對吸聲的影響較大，一般需要金屬護(hù)面板的穿孔率較高時才能減緩金屬表面反射對尖劈吸聲效果的影響。圖2.23金屬護(hù)面吸聲尖劈局部效果圖平板吸聲結(jié)構(gòu)：平板吸聲結(jié)構(gòu)可以采用厚度相對薄的吸聲結(jié)構(gòu)(25cm40cm)滿足室內(nèi)自由聲場的要求。目前采用的有兩種類型：同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)所的阻抗緩變結(jié)構(gòu)和朗德的bca低頻吸聲平板結(jié)構(gòu)。a. 同濟(jì)大學(xué)的平板結(jié)構(gòu)b. 朗德的bca平板結(jié)構(gòu)圖2.24 平板吸聲結(jié)構(gòu)消聲室平板式結(jié)構(gòu)由于吸聲層的厚度較薄，可以節(jié)省不少空間，同時國內(nèi)采用的平板吸聲結(jié)構(gòu)造價相對也比較低。平板式吸聲結(jié)構(gòu)由于不滿足吸聲的基本理論要求，吸聲系數(shù)也不能達(dá)到理論上要求的0.99以上，因此它是一種簡化的消聲室內(nèi)部吸聲結(jié)構(gòu)。在采用1/3倍頻程頻帶噪聲測量中，測量精度仍能達(dá)到要求。但在進(jìn)行某些設(shè)備噪聲的單頻噪聲測量，或測量中需要進(jìn)行更窄的頻帶的噪聲分析中，其測量精度將受到影響?；蛘呤瞧溆行晫W(xué)的自由場空間受到限制，形成視覺上節(jié)省空間，而聲學(xué)上浪費空間的實際效果。2.2.2.3國內(nèi)外現(xiàn)有消聲室情況表2.2-5中給出了國內(nèi)外部分消聲室的技術(shù)參數(shù)。圖2.25中給出的是日本小野測器的兼顧全消聲室和半消聲室功能的消聲室，該消聲室在設(shè)計時考慮了地面反射板的安裝，是的可以將全消聲室便利地轉(zhuǎn)換成半消聲室，兼顧了兩者的功能。表2.2-5 國內(nèi)外部分消聲室的技術(shù)參數(shù)名稱殼體內(nèi)尺寸(lwh)/m凈空尺寸(lwh)/m凈體積/m3尖劈長/m截止頻率/hz建成時間同濟(jì)大學(xué)16.011.46.612041.05501981銳豐公司14.412.48.314821.20502011國光公司14.512.510.312.010.08.09601.00-1.1050美歐14.012.09.011.69.66.97441.0063長虹10.712.710.88.010.08.16481.20惠威廣州電聲消聲室127.66.8620602004 浙江中科電聲研發(fā)中心111099.258.4754370中國科學(xué)院聲學(xué)研究所9.007.207.201.0080北京樂器總廠9.007.806.6070中國計量科學(xué)研究院14.011.48.814000.782009上海內(nèi)燃機(jī)研究所7.007.005.400.8770上海市計量院12.711.08.91243502006南京大學(xué)11.407.806.705961.0065-701964哈佛大學(xué)8.7012.608.709531.44701947美國國家標(biāo)準(zhǔn)局10.08.708.707571.68501972丹麥技術(shù)大學(xué)12.19.708.509981.45601968日本通用電訊研究所9.105.904.702520.801001959德哥丁堡大學(xué)14.510.66.29380.90801953美國派姻萊聲學(xué)試驗室5.205.803.350.61116前蘇聯(lián)物理研究所10.704.707.93971.0080日本佳能研究院的消聲室安裝了聲功率測量的自動測量裝置，在控制軟件上配置好傳聲器的坐標(biāo)后，自動裝置可以安裝設(shè)定的程序，自動完成設(shè)備聲功率的測試。(圖2.2-6) 圖2.25 日本小野測器消聲室/半消聲室共用式 圖2.26 日本佳能研究院的消聲室自動測量裝置2.2.2.4自由場環(huán)境的主要測量標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于自由場環(huán)境噪聲聲功率測量的主要國際標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)被國標(biāo)采納，但這幾年來iso對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，修訂后的新版iso標(biāo)準(zhǔn)的國標(biāo)轉(zhuǎn)化工作將會在接下來的幾年內(nèi)完成。gb/t 14367-2006 聲學(xué) 噪聲源聲功率級的測定 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)使用指南。iso 3740:2000 acoustics - determination of sound power levels of noise sources - guidelines for the use of basic standards.gb/t 6882-2008 聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 消聲室和半消聲室精密法。iso 3745:2012 acoustics - determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - precision methods for anechoic rooms and hemi-anechoic rooms.gb/t 3768-1996聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 反射面上方采用包絡(luò)測量表面的簡易法。iso 3746:2010 acoustics - determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - survey method using an enveloping measurement surface over a reflecting planegb/t 3767-1996聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 反射面上方近似自由場的工程法。iso 3744:2010 acoustics - determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane.gb/t 18313-2001聲學(xué) 信息技術(shù)設(shè)備和通信設(shè)備空氣噪聲的測量。iso 7779:2010 acoustics - measurement of airborne noise emitted by information technology and telecommunications equipment.iso 9295:1988 acoustics - measurement of high-frequency noise emitted by computer and business equipmentiso 10302-1:2011 acoustics - measurement of airborne noise emitted and structure-borne vibration induced by small air-moving devices - part 1: airborne noise measurementiso 10302-2:2011 acoustics - measurement of airborne noise emitted and structure-borne vibration induced by small air-moving devices - part 2: structure-borne vibration measurementsiso 3822-1:1999 acoustics - laboratory tests on noise emission from appliances and equipment used in water supply installations - part 1: method of measurement2.2.3混響環(huán)境聲壓法混響室混響室測量設(shè)備噪聲聲功率級的混響室的要求與吸聲性能測量中的一樣，在此不再贅述。2.2.3.1混響環(huán)境的主要測量標(biāo)準(zhǔn)gb/t 6881.1-2002 聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 混響室精密法。iso 3741:2010 acoustics - determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - precision methods for reverberation test rooms.gb/t 6881.2-2002 聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 混響場中小型可移動聲源工程法 第1部分:硬壁測試室比較法。iso 3743-1:2010 acoustics - determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - engineering methods for small movable sources in reverberant fields - part 1: comparison method for a hard-walled test room.gb/t 6881.3-2002 聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 混響場中小型可移動聲源工程法 第2部分:專用混響測試室法。iso 3743-2:1994 acoustics - determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - engineering methods for small, movable sources in reverberant fields - part 2: methods for special reverberation test rooms.gb/t 16538-2008 聲學(xué) 聲壓法測定噪聲源聲功率級 現(xiàn)場比較法。iso 3747:2010 acoustics - determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - engineering/survey methods for use in situ in a reverberant environmentgb/t 21229-2007 聲學(xué) 風(fēng)道末端裝置、末端單元、風(fēng)道閘門和閥噪聲聲功率級的混響室測定。iso 5135:1997 acoustics - determination of sound power levels of noise from air-terminal devices, air-terminal units, dampers and valves by measurement in a reverberation room.jb/t10504-2005 空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲聲功率級測定-混響室法2.2.4 噪聲聲功率級測量的聲強(qiáng)法應(yīng)用聲