消音室:聲學測試設備之一-中文百科頻道

性能

消音室的性能是否符合使用要求，一般用檢定自由場的方法來檢驗，即點聲源在其中産生的聲壓應與到聲源

的距離成反比，實測聲場與理想自由場的偏差，是用以衡量消音室性能優劣的主要指标。在一般的聲學測試中，要求此偏差不大于±1dB；對于傳聲器校準,則要求在校準距離附近此偏差不大于±0。1dB。

消音室除了應滿足自由場的要求外，還要求有較低的本底噪聲。故在消音室與基礎之間，還需采取一定的隔振措施。

對于第一次進入消音室的人來說，在這裡面實在是太不習慣了，和外界的聽覺感觸完全不一樣，擊掌說話沒有任何回聲，走動時衣褲摩擦的聲音卻前所未有的清晰，在不說不動的情況下這裡安靜的似乎能聽到自己血液流淌的聲音。在這種極度安靜的環境下，第一次接觸消音室的人都會馬上感覺到孤獨和輕微的恐懼。

應用價值

由于實際需要，自70年代起發展了一種稱為半消聲室的聲學實驗室。此半消音室除要求地面為硬質剛性反射面外，其餘與消音室相同。當聲源或接收器置于地面上時，聲源和接收器之間隻有直達聲而沒有反射聲，故在地面上的半空間中有同消音室中那樣的自由場。半消音室的優點是由于地面是硬的，能承受較大的重量，适宜測量如車輛、大型機器、設備等的噪聲功率且使用方便，造價比消音室低廉；缺點是當聲源的等效聲中心或接收器高出地面較多時，聲反射的影響使聲場嚴重偏離自由場，這種現象在頻率高時更為顯着，因此消音聲室存在有高頻限。

卦限消音室是一個相鄰的三個面為硬反射面，另三個面上裝有吸聲尖劈的實驗室。三個反射面形成三面鏡子，如聲源或接收器置于此三反射面的交點上，則聲源和接收器之間和半消音室相同，隻有直達聲而沒有反射聲，使在其中形成自由場。由于聲源或接收器隻能置于交點上，故在實際使用中将受到很大限制。

注意事項

在設計消音室時應注意：

(1)純音信号的測試項目與寬帶噪聲信号的測試項目對界面吸聲系數的要求可有較大差别。

當界面吸聲系數a=0。99，即|R|=0。1時．偏差△L=1dB的範圍為r

(2)随之而來的是關于吸聲結構的設計。

對于要求吸聲系數≥0。99的吸聲結構，一般采用尖劈形狀。因為多孔性材料的吸聲機理，是材料内部有大量氣流連通的空氣隙，形成細管甚至毛細管，當聲波傳人時，聲波在細管中的振動因内摩擦而轉化為熱能被吸收。吸聲能力與材料的空隙率(如玻璃棉的空隙率達96%左右)、流阻及材料的纖維結構有關。

同時．吸聲的頻率特性與材料厚度有關，即吸聲最大值的下限頻率大約是其厚度相對應的1。4波長的頻率。要使低頻吸聲好，就得增加多孔性吸聲材料的厚度。但由于材料的流阻，不能任意增大厚度來延伸低頻吸收，各種多孔性材料都有其有效厚度。

因此，要使高吸聲特性向低頻擴展，就把多孔性材料做成尖劈形狀。從尖劈結構的截面來看．是從空氣媒質逐漸過渡到多孔性材料，聲阻抗有漸變過程，使聲波能傳人尖劈結構深部并被轉化為熱能消耗掉。

當然，要設計達到0。99以上的吸聲系數．除與材料本身的參數有關外，還與尖劈的形狀(尖劈的角度和劈部與尖部的比例)有關。尖劈的總長度決定最大吸聲系數的最低頻率(一般稱吸聲系數大于0。99的最低頻率為尖劈的截止頻率)。大約為尖劈總長度相應為1/4波長的頻率。如果利用尖劈基部與尖劈後空腔深度的共振吸聲結構．則截止頻率還可稍向低頻延伸。

在寬帶噪聲信号的測試情況，尤其半消音室中噪聲源聲功率級的測定，很多情況下就不一定采用尖劈吸聲結構的設計。如，在為某企業設計大型電機的聲功率測定進行半消音室設計時，采用三層布幕的多共振吸聲結構，在低頻駐波管中試驗不同材質的防火布，改變與剛性壁的安放距離，獲得100Hz以上吸聲系數大于0。86的結果，很節省地完成了半消音室的設計任務。

(3)關于消音室大小和形狀的考慮。

一般消音室的建築造型幾乎不用球狀、柱狀或圓弧面的形狀。因為如果吸聲結構的吸聲系數完全大于0．99，則殼體形狀的影響不大；但在吸聲系數甚低于0．99的情況，至少在吸聲結構的截止頻率以下，吸聲系數急遽下降，則大的凹面會産生聚焦的聲缺陷，完全不可能獲得近似的自由聲場。

對于機器輻射噪聲功率的測試，一般測點都要在設備的四周空間布置，所以多為設計成方形或長方形的半消音室．其長寬和高度均可估算，即按有關測試标準所要求的測量距離、測量位置、允許與自由聲場的偏差，來确定邊長及高度的尺寸，當然會适當留有餘地，還要考慮今後可能有的設備大小。

對于電聲器件的參數測量，則如果聲源(揚聲器)放在消音室中心．傳聲器沿軸向或平面對角線方向放置(一般測試距離1m，對于大尺寸的音箱及線陣列等揚聲器系統，需要較大的測試距離)，則消音室尺寸就較大。一般考慮是将聲源與傳聲器測試線的中心設在消音室的中心，并且測試線沿平面對角線方向，消音室的形狀是長方形。

這樣安排使消音室空間最為節省。建成後進行自由聲場鑒定時，除聲源放在消音室中心進行測量，得到這種情況下一定偏差(為±ldB，±2dB等)内自由聲場的範圍，另外将測試聲源放在将來安放被測揚聲器的位置．檢測在(平面對角線方向)多遠測試距離上，與理想自由聲場的偏差為多大。

最靜記錄

2012年4月4日，據英國《每日郵報》報道，美國制造的地球上最安靜場所卻靜得令人無法忍受，人在此種消音室n消音室環境中可以忍受的最長時間為45分鐘。

美國明尼阿波利斯南部奧菲爾德實驗室（Orfield）的“消音室”可以吸收99。99%的聲音，被吉尼斯世界紀錄列為世界上最安靜的地方。但是待在這裡時間過長會令人産生幻覺。這間“消音室”的建造者史蒂文·奧菲爾德（StevenOrfield）說：“我們挑戰黑暗中坐在靜室中的時間，隻有一名記者在那裡待了45分鐘”“在安靜的環境下，耳朵會逐漸适應。屋子裡越安靜，耳朵聽到的東西越多。你會聽到心髒的跳動，甚至可以聽到你的肺和胃發出咕噜聲。在消音室，你自己變成了噪音”他說，在這種靜室中，很容易令人迷失方向。

這間靜室曾被美國許多大公司使用，以測試聲音對他們産品的影響，比如閥門、汽車儀表闆、手機等。美國宇航局曾利用其測試宇航員是否适合太空工作。奧菲爾德解釋稱，太空就像一個巨大的靜室，宇航員能在其中保持注意力集中非常關鍵。

消音室的另外兩種形态

室房間的六個界面全鋪吸聲材料的，稱為全消室。而除了這種形式的消音室外，還有另外兩種消音室。

70年代起發展出來的一種稱為半消聲室的聲學實驗室，此半消聲室除要求地面為硬質剛性反射面外，其餘與消聲室相同。當聲源或接收器置于地面上時，聲源和接收器之間隻有直達聲而沒有反射聲，故在地面上的半空間中有同消聲室中那樣的自由場。

半消聲室的優點是由于地面是硬的，能承受較大的重量，适宜測量如車輛、大型機器、設備等的噪聲功率且使用方便，造價比消聲室低廉；缺點是當聲源的等效聲中心或接收器高出地面較多時，聲反射的影響使聲場嚴重偏離自由場，這種現象在頻率高時更為顯着，因此半消聲室存在有高頻限。

卦限消聲室是一個相鄰的三個面為硬反射面，另三個面上裝有吸聲尖劈的實驗室。三個反射面形成三面鏡子，如聲源或接收器置于此三反射面的交點上，則聲源和接收器之間和半消聲室相同，隻有直達聲而沒有反射聲，使在其中形成自由場。由于聲源或接收器隻能置于交點上，故在實際使用中将受到很大限制。

消音室的特點

對于第一次進入消聲室的人來說，在這裡面實在是太不習慣了，和外界的聽覺感觸完全不一樣，擊掌說話沒有任何回聲，走動時衣褲摩擦的聲音卻前所未有的清晰，在不說不動的情況下這裡安靜的似乎能聽到自己血液流淌的聲音。在這種極度安靜的環境下，第一次接觸消聲室的人都會馬上感覺到孤獨和輕微的恐懼。

消聲室的特點主要體現在以下幾點：

1。自由場空間

自由場是指聲波在無限大空間裡傳播時，不存在任何反射體和反射面。消聲室的主要功能是為聲學測試提供一個自由場空間或半自由場空間。

自由場半徑是用于衡量自由場大小的指标，一個設計良好的消聲室，自由場半徑應從中心點到離尖劈1。0m的距離。

2。背景噪聲

消聲室另一個功能是提供低背景噪聲的環境以适應測試環境的要求。在測試頻率範圍内，背景噪聲的聲壓級至少要比被測聲源的聲壓級低6dB，最好低12dB。

3。截止頻率

在消聲室設計中，通常把尖劈吸聲系數為0。99的最低頻率稱為截止頻率。牆面的吸聲系統能保證99%的吸聲系數時，可保證消聲室在截止頻率以上是滿足自由場條件的。在截止頻率以下的測量，可根據ISO3746和ISO3747的标準進行修正測量。例如一個10×10×10m的實驗室，每面敷設1m長的吸聲尖劈，其低頻截止頻率可達50Hz。

截至頻率125Hz可根據要求擴展至50Hz消聲室的鑒定方法，依據國家标準ISO3745“Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelsofnoisesources---Precisionmethodsforanechoicandsemi-anechoicrooms”和國家标準GB6882-86“聲學---噪聲源聲功率的測定：消聲室和半消聲室精密法中規定的消聲室自由場鑒定方法進行測試。即在125Hz以下和4KHz以上采用1/3倍頻程中心頻率間隔單頻信号，在125Hz~4KHz之間采用1/1倍頻程中心頻率間隔單頻信号，測出實測聲壓級和理論聲壓級之間的差值。

據此，根據ISO3745和GB6882-86規定的最大允許差值，可确定出允許的測量半徑和滿足标準的自由聲場空區域。ISO3745、GB6882中規定的測量聲級和理論聲級之間的最大允許差值。消聲室（半消聲室）聲學性能參數半消聲室設計标準ISO3745和GB6882-86截止頻率125Hz（可根據要求擴展至50Hz）本低噪聲16dB(A)(采用特殊設計可達到11dB(A))外部尺寸、内部尺寸根據需要和标準進行設計。