GB 20247-2006-T 聲學(xué) 溷響室吸聲測(cè)量

I前言 Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 1 1 2 2 2 2 3 47混響時(shí)間測(cè)量 4 4 47.3脈沖響應(yīng)積分法 57.4根據(jù)衰變曲線的混響時(shí)間取值 6 78.1計(jì)算方法 7 8 8 9附錄A(規(guī)范性附錄)混響室內(nèi)聲場(chǎng)的擴(kuò)散性 附錄B(規(guī)范性附錄)吸聲測(cè)試的試件安裝 附錄C(資料性附錄)參考文獻(xiàn) 皿1聲學(xué)混響室吸聲測(cè)量GB/T3240—1982聲學(xué)測(cè)量中的常用頻率GB/T17247.1聲學(xué)戶外聲傳播衰減第1部分：大氣聲吸收的計(jì)算(GB/I17247.1—2000,T2GB/T20247—2006/IS房間吸聲量equivalentsoundabsorptionareaofaroom房間內(nèi)各表面和物體的總吸聲量加上房間內(nèi)媒質(zhì)中的損耗。注1:單位為m2。試件吸聲量equivalentsoundabsorptionareaofthetestspecimen混響室在有和沒有試件情況下的吸聲量的差值。試件面積areaofthetestspecimenS被試件覆蓋的地面或墻壁的面積。注1:單位為m2。吸聲系數(shù)soundabsorptioncoefficient試件吸聲量與試件面積的比值。4測(cè)量原理分別測(cè)量在有和沒有試件情況下混響室的平均混響時(shí)間。試件吸聲量Ar由這些混響時(shí)間數(shù)據(jù)用賽賓公式計(jì)算得出(見8.1.2)。對(duì)于均勻覆蓋表面的試件(平面吸聲體或規(guī)定的物體排列),其吸聲系數(shù)為試件吸聲量Ar與試件面積S的比值(見8.1.3)。如果試件由若干個(gè)相同的物體組成，則單個(gè)物體的吸聲量A。為總吸聲量Ar與物體數(shù)量n的比值(見8.1.4)。5頻率范圍測(cè)量應(yīng)按1/3倍頻程進(jìn)行，其中心頻率(Hz)按GB/T3240—1982規(guī)定如下：此頻率范圍之外的附加測(cè)量可按中心頻率符合GB/T3240—1982規(guī)定的1/3倍頻程進(jìn)行。在低頻段(低于100Hz),由于混響室的簡(jiǎn)正模式密度低，很難得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。6測(cè)試安排6.1混響室和聲場(chǎng)擴(kuò)散3GB/T20247—2006/ISO36.1.1混響室容積混響室容積不應(yīng)小于150m3。新建混響室的容積建議不小于200m3。容積超過500m3的混響室可能由于空氣吸收而不能準(zhǔn)確測(cè)量出高頻段的吸聲。6.1.2混響室形狀混響室形狀應(yīng)滿足式(1)條件：Lmax——房間最大線度(比如矩形房間最大線度為主對(duì)角線),單位為米(m為達(dá)到簡(jiǎn)正頻率(特別在低頻段)的均勻分布，房間任意兩個(gè)邊的尺寸不應(yīng)呈小整數(shù)比。6.1.3聲場(chǎng)擴(kuò)散混響室內(nèi)逐漸衰變的聲場(chǎng)應(yīng)充分?jǐn)U散。為達(dá)到滿意的擴(kuò)散度，不論混響固定或懸掛的擴(kuò)散體或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體(見附錄A)。6.1.4吸聲量按計(jì)算的空?qǐng)龌祉懯业?/3倍頻程吸聲量A?不應(yīng)超過表1給出的數(shù)值。表1容積為200m3空?qǐng)龌祉懯业淖畲笪暳款l率/Hz頻率/Hz如果混響室容積V不是200m3,則表1中給出的吸聲量數(shù)值應(yīng)乘以(V/200)2/3空?qǐng)龌祉懯椅暳康念l率特性圖應(yīng)為平滑的且沒有明顯的峰或谷的曲線，任何一個(gè)1/3倍頻程吸聲量與其相鄰的兩個(gè)1/3倍頻程吸聲量的平均值之間差別不應(yīng)大于15%。6.2試件試件面積應(yīng)為10m2~12m2。如果混響室容積V大于200m3,則試件面積的上限應(yīng)乘以試件面積的選擇取決于混響室容積和試件的吸聲能力：房間容積越大，試件試件應(yīng)做成寬度與長度之比為0.7～1的矩形，距房間任何邊界宜不小于1m,但至少0.75m。試件邊界宜不平行于距其最近的房間邊界。如必要，較重的試件可沿著墻壁垂直安裝并直接落在地面上，這時(shí)可不考慮試件距房間邊界至少0.7試件應(yīng)按附錄B中規(guī)定的某一種方式安裝，除非制造商提供有關(guān)說明或使用者提出應(yīng)用細(xì)節(jié)需要一個(gè)不同的安裝方式?？?qǐng)龌祉懯一祉憰r(shí)間的測(cè)量應(yīng)在沒有試件框架或側(cè)框的情況下進(jìn)行(J類安裝時(shí)環(huán)繞擋板除外)。6.2.2分立吸聲體矩形單元吸聲墊或板應(yīng)按附錄B中J類方式安裝。式屏風(fēng)應(yīng)落在地面上，但距房間任何其他邊界不小于1m。空間吸聲體應(yīng)安裝在距房間任何邊界擴(kuò)散體以及傳聲器均至少1m的地方。辦公室屏風(fēng)應(yīng)按單個(gè)物體安裝。試件應(yīng)包含足夠數(shù)量的單個(gè)物體(一般至少三個(gè)),以提供可測(cè)的房間吸聲量的改變量大于1m2,但不超過12m2。如果混響室容積V大于200m3,則這兩數(shù)值應(yīng)乘以(V/200)2/3。分立物體間距4較小時(shí)。對(duì)此GB/T17247.1中有收的調(diào)整就相差不大。不論如何，整個(gè)測(cè)量過程中混響室內(nèi)相對(duì)濕度至少為30%,最大為90%;溫度不低于15℃。所有測(cè)量都應(yīng)按對(duì)空氣吸收的變化進(jìn)行修正。7混響時(shí)間測(cè)量測(cè)量用傳聲器應(yīng)是全向傳聲器。應(yīng)設(shè)不同的傳聲器位置，位置間距至少1.5m,距聲源至少2m,距房間任何表面和試件至少1m。不同傳聲器位置測(cè)得的衰變曲線不應(yīng)7.1.3聲源位置1/3倍頻程聲功率之差不超過3dB。如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的聲源同時(shí)發(fā)聲激勵(lì)，則空間獨(dú)立測(cè)量的衰聲信號(hào)和實(shí)時(shí)分析儀時(shí)該噪聲信號(hào)的頻譜應(yīng)使混響室內(nèi)兩個(gè)相鄰的1/3倍頻程聲壓級(jí)的差值不超過6dB。當(dāng)使用窄帶噪聲信號(hào)時(shí)其帶寬應(yīng)至少為1/3倍頻程。噪聲聲壓級(jí)10dB(見7.4.1)。如果信號(hào)的帶寬大于1/3倍頻程，相鄰頻帶的混響時(shí)間差別會(huì)影相鄰頻帶的混響時(shí)間相差超過1.5倍，則應(yīng)用1/3倍頻程聲源單獨(dú)測(cè)量其中最短混響時(shí)間的頻帶的衰7.2.2平均偏差引起的測(cè)量不確定度。至少應(yīng)有3個(gè)數(shù)據(jù)的平均。如果希望中斷聲源法的分法的可重復(fù)性處于同一范圍，則至少應(yīng)有10個(gè)數(shù)據(jù)的平均(見8.2)。有兩種平均方法，第一種是用5Lm(1)——第n個(gè)衰變?cè)趖時(shí)刻的聲壓級(jí).單位為分貝(dB)。記錄系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)電平記錄儀或其他合適的用來確定與混響時(shí)間對(duì)應(yīng)的衰變曲線平均斜度的系c)線性平均輸出逐次離放的線性平均，某情況下在確定平均值時(shí)有相當(dāng)長的暫停時(shí)間。指數(shù)平(或類似設(shè)備見注2)的時(shí)間常數(shù)應(yīng)低于，并盡可能接近T/20線性平偶器的平均時(shí)間應(yīng)低于T/12。對(duì)于將聯(lián)過配錄成一系列離散點(diǎn)的儀器.量的采樣時(shí)間間隔應(yīng)低于儀器的平均時(shí)間(≤T/12)。在衰變爆必須直觀取值的情況下宜調(diào)藍(lán)顯示圖的時(shí)間刻度以使顏?zhàn)兦€的斜度盡可能接接收設(shè)備里的工倍頻程涯波器應(yīng)符合(BT3211的規(guī)定。7.3.1直接方法7.2.1的要求)的聲源直接進(jìn)行測(cè)可用一種特殊聲信號(hào)，只需對(duì)傳聲器信號(hào)作特殊處理即可得到脈沖響應(yīng)果聲源頻譜特性滿足要求，就可使用掃頻或偽隨機(jī)噪聲(比如最大長度序列MLS)。由于信噪比的改善，聲源的動(dòng)態(tài)范圍比7.3.1要求的低得多。如果進(jìn)行同步時(shí)間平均(比如為了提高信噪比),則必須確認(rèn)在整個(gè)測(cè)量過程中脈沖響應(yīng)始終保持不變。聲信號(hào)可由外置的硬軟件或測(cè)量儀器的一個(gè)構(gòu)成部分聲信號(hào)帶寬應(yīng)大于1/3倍頻程。待測(cè)的1/3倍頻程的頻譜宜比較平直。另外，也可對(duì)寬帶噪聲頻譜進(jìn)行調(diào)整來提供從100Hz至5000Hz1/3倍頻程中心頻率范圍的近似粉紅噪聲頻譜，用以同時(shí)測(cè)量出各個(gè)1/3倍頻程的混響時(shí)間。聲信號(hào)應(yīng)使各個(gè)頻帶的衰變曲線能滿足7.2.1中對(duì)聲壓級(jí)的要求。67.3.3記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng)應(yīng)包括：滿足7.1.2和7.2.3要求的傳聲器和放大器；能對(duì)記錄的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，并能完成包括對(duì)脈沖響應(yīng)進(jìn)行積分和對(duì)衰變曲線進(jìn)行取值等所有必要的數(shù)據(jù)處理的附加儀器。在7.3.2情況下，記錄系統(tǒng)還會(huì)包括一些必要的硬軟件，來處理由記錄的信號(hào)得出的脈沖響應(yīng)，以及產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)。脈沖響應(yīng)應(yīng)進(jìn)行1/3倍頻程濾波。濾波過程可在脈沖響應(yīng)數(shù)字化之前或之后進(jìn)行，但不管怎樣都必須在積分過程之前。模擬濾波器或者數(shù)字濾波器都是可以使用的。濾波器應(yīng)符合GB/T3241的規(guī)定。注：使用特殊測(cè)試信號(hào)比如最大長度序列MLS.要獲得適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果.不僅需要更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，而且需要更深的理論知識(shí)。這個(gè)技術(shù)具體細(xì)節(jié)已超過本標(biāo)準(zhǔn)范圍，使用者可查閱相關(guān)資料。7.3.4脈沖響應(yīng)的積分對(duì)經(jīng)濾波的脈沖響應(yīng)進(jìn)行反向積分。理論上其結(jié)果等效于通過中斷聲源法獲取的無窮個(gè)衰變的平均結(jié)果。已有許多商用系統(tǒng)將反向積分過程集成化，使用者一般不必自己去計(jì)算積分。基本運(yùn)算過程如下：通過對(duì)脈沖響應(yīng)的平方進(jìn)行反向積分得出各個(gè)頻帶的衰變曲線。在沒有背景噪聲的理想情況下，從脈沖響應(yīng)的終點(diǎn)(t→0)開始，至脈沖響應(yīng)的起點(diǎn)，對(duì)脈沖響應(yīng)的平方進(jìn)行積分。這樣，作為時(shí)間函數(shù)的衰變見式(3):式中：E(1)——脈沖響應(yīng)平方的反向積分；p(r)脈沖響應(yīng)聲壓，單位為帕斯卡(Pa)。為使背景噪聲對(duì)脈沖響應(yīng)的后期的影響降低到最小，運(yùn)用下面方法來修正：如果背景噪聲聲壓級(jí)已知。則積分下限t?為下面兩條線的交點(diǎn)：一條是背景噪聲水平線；一條是能代表脈沖響應(yīng)平方衰變曲線的斜線。積分上限仍為脈沖響應(yīng)的起點(diǎn)，通過式(4)計(jì)算衰變曲線：式中：<t,C為脈沖響應(yīng)平方在t?至一間積分的可選修正值。在假定聲能量指數(shù)衰變曲線與t。至t:間脈沖響應(yīng)平方衰變曲線的斜率相同的前提下計(jì)算C值，得出的結(jié)果是最可靠的。to為比t?時(shí)刻的聲壓級(jí)高出10dB處所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。如果C取為零，有限的積分起始點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致混響時(shí)間的系統(tǒng)性低估。為使混響時(shí)間的低估不大于5%,反向積分起始點(diǎn)的聲壓級(jí)應(yīng)低于脈沖響應(yīng)平方最大值至少15dB,加上混響時(shí)間T估值的動(dòng)態(tài)范圍。7.4根據(jù)衰變曲線的混響時(shí)間取值7.4.1取值范圍第5章中規(guī)定的各個(gè)頻帶衰變曲線的取值應(yīng)在低于起始聲壓級(jí)5dB的地方開始。取值范圍應(yīng)為20dB,其下限應(yīng)比測(cè)量系統(tǒng)的整體背景噪聲至少高出10dB。7.4.2取值方法當(dāng)使用計(jì)算機(jī)控制的記錄系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算出整個(gè)取值范圍的最小二乘法擬合直線是確定混響時(shí)間的一個(gè)便利的方法。運(yùn)用其他算法也可得到類似的結(jié)果。當(dāng)使用電平記錄儀直接記錄時(shí)，應(yīng)手工畫出盡可能靠近衰變曲線的一條直線。在對(duì)離散點(diǎn)取值的情況下，點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)足夠多，以便應(yīng)用最小二乘擬合法。78結(jié)果表達(dá)8.1計(jì)算方法8.1.1混響時(shí)間T?和T?的計(jì)算混響室各個(gè)頻帶的混響時(shí)間由在該頻帶測(cè)得的所有混響時(shí)間的算術(shù)平均值表達(dá)?？?qǐng)龌祉懯液陀性嚰闆r下分別測(cè)得的各個(gè)頻帶混響時(shí)間的平均值，T?和T?,應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)后兩位有效數(shù)字計(jì)算和表達(dá)?？?qǐng)龌祉懯业奈暳緼?(單位：m2),應(yīng)按式(5)計(jì)算：y空?qǐng)龌祉懯胰莘e，單位為立方米(m3);C空?qǐng)龌祉懯覘l件下聲音在空氣中的傳播速度，單位為米每秒(m/s);T空?qǐng)龌祉懯业幕祉憰r(shí)間，單位為秒(s):m;空?qǐng)龌祉懯覘l件下的聲強(qiáng)衰減系數(shù).單位為每米(m-1)。根據(jù)測(cè)量過程中空?qǐng)龌祉懯铱諝鈼l件按照GB/T17247.1計(jì)算得出。m值可通過GB/T17247.1中應(yīng)用的衰減系數(shù)a按下式計(jì)算：放試件后混響室的吸聲量A?(單位：m2),應(yīng)按式(6)計(jì)算：C2放試件后混響室條件下聲音在空氣中的傳播速度，單位為米每秒(m/s);T?放試件后混響室的混響時(shí)間，單位為秒(s):響室空氣條件按照GB/T17247.1計(jì)算得出。m值可通過GB/T17247.1中應(yīng)用的衰減系數(shù)a按下式計(jì)算：試件吸聲量Ar(單位：m2),應(yīng)按式(7)計(jì)算：平面吸聲體或規(guī)定的物體排列的吸聲系數(shù)a,應(yīng)按下式計(jì)算：式中：試件面積，單位為平方米(m2)(見3.8)。8.1.4分立吸聲體吸聲量的計(jì)算對(duì)于分立吸聲體，通常用單個(gè)物體的吸聲量Aa來表示結(jié)果，應(yīng)按式(9)計(jì)算：8GB/T20247—2006/ISO354:2003n——被測(cè)物體數(shù)量。對(duì)于規(guī)定的物體排列，用吸聲系數(shù)來表示結(jié)果，按8.1.3計(jì)算。8.2.1概述整個(gè)吸聲測(cè)量的不確定度受兩方面因素的影響。第一是混響時(shí)間測(cè)量的不確定度，這種影響在應(yīng)用中斷聲源法時(shí)尤為突出(見8.2.2)。第二個(gè)引起不確定度的因素是再現(xiàn)性的限制，這是由包括混響8.2.2混響時(shí)間測(cè)量的重復(fù)率田008.2.3再現(xiàn)性吸聲測(cè)量的再現(xiàn)性仍在調(diào)查研究中。8.3結(jié)果表述對(duì)于所有測(cè)量頻帶，應(yīng)在測(cè)量報(bào)告中以表格和圖形的方式給出下列結(jié)果：b)對(duì)于單個(gè)物體，單個(gè)物體吸聲量Aoj;試件吸聲量應(yīng)修約到0.1m2,吸聲系數(shù)應(yīng)修約到0.01。9吸聲系數(shù)?？v坐標(biāo)上由Ar=0至Ar=10m2或由α,=0至α=1的距離與橫坐標(biāo)上5個(gè)倍頻程的距離之比應(yīng)為2:3。對(duì)于測(cè)量結(jié)果Ar≤3m2,縱坐f)測(cè)量T?和T時(shí)的溫度和相對(duì)濕度；h)測(cè)試結(jié)果按照8.3中規(guī)定形成報(bào)告。按6.2安裝此試件。b)有少量固定擴(kuò)散體(面積大約5m2);進(jìn)行粘合。如沒有說明，則在每塊試件背面用上四小塊粘合劑。為獲得空腔，在每塊試件四角放上GB/T20247—2006/ISO354:2003B.4E類安裝安裝的試件背后留有空腔。標(biāo)識(shí)的后綴(比如E-400)表示試件暴露面與試件背后的房間表面之間的距離，修約到最接近的5mm的整數(shù)倍。如應(yīng)用E類安裝，試件應(yīng)按E-400,E-300或E-200進(jìn)行測(cè)試。除200mm,300mm,400mm距離外，也可以采用其他距離。安裝固定件應(yīng)用面密度不小于20kg/m2的金屬、木料或其他無孔材料構(gòu)成，并且在試件背后圍一封閉空腔，空腔內(nèi)不應(yīng)有任何隔板，除非該隔板屬于試件的一部分。固定件應(yīng)覆蓋試件周邊。固定件與房間表面的聯(lián)結(jié)處、固定件與試件的聯(lián)結(jié)處均應(yīng)密封來阻止封閉空間和外界之間的空氣泄漏。E類安裝時(shí)可將試件朝上放置在房間地面上，除非該試件的結(jié)構(gòu)因重力因素影響吸聲。試件如簾幕、織物、窗簾、百頁等平行于房間表面懸掛安裝安裝標(biāo)識(shí)的后綴(比如G-100)表示試件表面與房間表面之間的距離。如應(yīng)用G類安裝，試件應(yīng)按G-100進(jìn)行測(cè)試。除100mm距離外，也可以采用其他距離。如果采用其他距離，該距禽應(yīng)是50mm的整數(shù)倍。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，試件則試時(shí)可以設(shè)置或不設(shè)置周邊框架。如果設(shè)置周邊框架，應(yīng)使其緊靠試件并與房間表面密封。也可能有其他的簾惠安裝方式，并可用來測(cè)試。測(cè)試報(bào)告中應(yīng)對(duì)該特殊安裝方式進(jìn)行詳細(xì)描述。B.6I類安裝I類安裝適用于噴涂或抹涂的材料，比如灰泥。這些材料應(yīng)用適當(dāng)?shù)囊r底。材料固化時(shí)應(yīng)注意防止襯底的扭曲。這類試件應(yīng)按A類安裝中試件周邊采用框架封閉的方式進(jìn)行測(cè)試B.7J類安裝J類安裝適用于矩形單元吸聲墊或板的吸聲測(cè)量。吸聲墊或板的側(cè)邊應(yīng)放置在或接觸房間的一個(gè)表面。也可選用其他有地面凈空的安裝方式。吸聲墊或板的側(cè)邊與房間表面之間不應(yīng)留有空腔，試件安裝占地面積應(yīng)為10m2~15/m2。吸聲墊或板應(yīng)分內(nèi)或主排平行安裝。一排中的吸聲墊或板之間不應(yīng)留有縫隙。任何吸聲墊或板距除與其接觸的房間表面之外的房間任何其他表面應(yīng)至少1m,除非該房間表面屬于擋板的一部分。吸聲墊或板的排列應(yīng)申(吸聲的擋板包圍?；祉懯业囊幻婊騼擅鎵勺鳛閾醢宓囊徊糠?，分別如圖B.1和圖B.2所示。平行吸聲墊或板的擋板應(yīng)與最近的那排墊或板的中心線相距d/2(d是平行排間距)。垂直于吸聲墊或板的擋板應(yīng)與吸聲墊或板的端部齊平。擋板的高度有以下兩種設(shè)計(jì)：a)“井法”擋板高度與吸聲墊或板的高度相同，如圖B3所示。b)“深井法”擋板比吸聲墊或板高出0.8m,但擋板高度不應(yīng)超過混響室高度的一半。如圖B.4所示?？?qǐng)龌祉懯覝y(cè)量時(shí)擋板不應(yīng)移出混響室。GB/T20247—2006/ISO354:20032yx2——擋板；X[1