声学大观园：全球各种酷炫消声室分享

2017-10-20 11:32| 发布者: weixin| 查看: 821| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 消声室的主要功能是为声学测试提供一个自由场空间或半自由场空间。

　　消声室的主要功能是为声学测试提供一个自由场空间或半自由场空间。自由场是指声波在无限大空间里传播时，不存在任何反射体和反射面。声波在自由场或半自由场空间里传播有特定的物理定义，包括：
　　对点声源声压随距离衰减，这就是声能的反平方律;
　　声压级在常温常压下等于声强级。这是在消声室里测量声功率的理论基础。

　　自由声场要求声场中只有直达声而没有反射声。实际上，只能做到反射声尽可能小，和直达声相比可以忽略不计就可以了。获得自由声场的方法很多，例如，室外的空旷场所，就是近似自由声场。使用这种近似自由声场的缺点是测量工作要受气候的影响。因此，一般都需要在房间内创造出具有自由声场特点的实验室，即消声室。

　　消声室分全消声室和半消声室二种类型。房间的六个面全铺设吸声层的称为全消声室，一般简称消声室。凡要求测量误差比较小，如要求在dB以内，或者有测量声源的方向特性等要求的，一般都设计全消声室。房间的六个面中只在五个面或四个面铺吸声层的，称为半消声室。当被测噪声的机器很笨重，难以在全消声室中安放，而测量误差允许较大时，就设计半消声室来完成其测试工作。

　　消声室性能由二项重要指标来描述：本底噪声和截止频率。根据国标GB6882-1986《声学噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密法》，在测试频率范围内，背景噪声的声压级至少比被测声源的声压级低6dB，最好低12dB。消声室是要在室内模拟自由场或半自由场空间，所以要求墙面吸声系数为99%以上。半自由场地面的反射系数为95%以上。设计一种能做到全频带(20 Hz – 20000 Hz)的100%吸声体，是不可能的。因为通用的材料对高频声波很容易被吸收，而低频吸收则和材料的厚度有关。截止频率是指在此频率以上，墙面的吸声系统能保证99%的吸声系数。

　　为了消除室内的反射声，消声室内除了没有障碍物外，室内各面(墙壁、天花板、地面)上都铺设高效能的吸声材料或吸声结构，使入射于界面上的声波，在一定频率范围内几乎完全被吸收。为了消除外界的干扰，消声室必须有良好的隔声和隔振性能。这些是消声室的基本要求。

　　消声室最早出现在本世纪30年代，最初的吸声结构为多层吸声材料。有的与壁面平行地悬挂，并与壁面相隔一定距离，有的与壁面垂直地悬挂。1940年，梅耶等人首先提出并采用了逐渐过渡形式的棱锥形吸声体。这是吸声结构设计上的重大革新。此后，凡是高质量消声室的吸声体设计，从棱锥体到圆锥体直到尖劈体，都是基于逐渐过渡的原理。以后的改进，主要在于吸声体底部与壁面间留有一定空间，使产生适宜的共振，以改进低频吸声特性。目前采用尖劈体作为吸声体的居多数。实际工程中的(半)自由场空间是指对截止频率以上的声波，消声室内为(半)自由场空间，截止频率越低，尖劈的长度要求就越大。一般而言，尖劈的长度适用于1/4波长。

　　吸声体的材料很多，如棉、麻、毛等纤维以及石棉、矿渣棉、玻璃纤维、超细玻璃纤维以及泡沫塑料和人造纤维等。另外，在吸声材料中掺入石墨粉或钢棉以吸收厘米波或分米波，消声室即可作为电磁波的无反射室。

　　近年来，随着大量声学测量工作的增加，出现了造价低、施工简单，而测试误差允许稍大的简易消声室，有的则是一个面或两个相邻面是反射面的半消声室，这些消声室的吸声体有的采用胶合玻璃棉或泡沫塑料的边角料，做成不十分整齐的阶梯形或宝塔形，也有重新采用多层布幕的结构，这就满足了一般机器噪声功率测试的需要。

　　鉴定消声室内的声场是否是自由声场，主要是通过观察它与理想自由声场接近的程度来决定。一般用声压与点声源距离成反比的定律来检验，允许偏差约为±0.5dB。

　　在消声室空间里，没有人会听到你的尖叫，因为它们用锥形的墙壁消除了回声。消声室的原理就是，墙壁的吸声系数接近完全吸声。以下是多款全球很酷炫的消声室，看看人们改造自然现象的能力多强悍。

　　世界上最大消声室
　　这个消声室是地球上最大的，除了可吸收声音的材料，墙上还布满了可吸收辐射的材料，防止无线信号等对仪器的杂音干扰。