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解密 | 聲學實驗室的用途及其構造
更新時間:2020-1-7 9:50:41 編輯:溫情 文章來源:音響網 調整文字大小:【

聲學實驗室顧名思義,聲學實驗室的主要作用是為了進行聲學研究或環境聲學研究的實驗場所。除此之外,例如音箱廠家、聲學處理公司等在研發新產品時也都需要在這樣一個達到相應標準的環境中對產品的各類參數指標進行測試。

聲學實驗室的分類及基本構造

從總的來分,聲學實驗室可分為三大類,即混響室、隔聲室、消聲室。對于實驗室來說,對周圍環境應具備良好的隔聲和隔震性能,這么做的目的其實很明顯,是為了避免在實驗工作時外界噪音所產生的干擾。

從結構上來講,一般的做法是將房間做成單獨的混凝土盒子,放在彈簧基礎上,彈簧基礎做法分為好幾種,如:鋼彈簧、空氣彈簧、軟木等,具體使用哪種做法要根據實際情況來確定。在房間質量與彈簧組成的系統中對共振頻率也有嚴格的要求。通常共振頻率需低于實驗室內進行測試所用的最低頻率,比值通常為1/20,這樣能保證外界的振動不會影響室內的測試工作。

實驗室的隔聲一般采用雙層墻結構,通常外墻是磚墻抹灰,內墻是混凝土結構。門使用特制隔聲門,周圍作成準確的碰頭縫,敷以呢絨,以保證嚴密無縫;或在門邊框上嵌裝橡膠氣墊,以便充氣密封。一般來說聲學實驗室附帶有一個控制室,用來放置測試儀器和控制指示設備。

各類聲學實驗室概述

一、混響室

在混響室內可以測定材料的吸聲系數,空氣中的聲吸收,聲源和機器的聲功率頻譜,測量揚聲器的效率等,同時還可以對靈敏機件做噪聲疲勞試驗和產生人工混響等。

混響室的容積一般在100~500m3之間,對于混響時間上限來說,高頻率決定于空氣中分子的吸收,低頻率取決于墻面上的黏滯性吸收。對于不同面積的混響室,用途也有所不同。

以中國科學院聲學研究所的混響室為例,聲學所混響室分為三種:體積為425m3的一號大混響室可做專門研究;體積為191m3二號標準混響室可用作經常性的吸收材料測試;體積為100m3左右的三號小混響室可用于測量墻與天花板的隔聲量或一般性測試。

混響室的要求:1、加長空室的混響時間;2、保證室內聲場的擴散狀態。

二、隔聲室
隔聲室可用于測定樓板、墻板、門窗等對結構和空氣聲的隔聲特性。從隔聲室的構造上講,通常由隔振墊(彈簧)、隔聲板、隔聲門、隔聲窗、通風消聲器等組成。根據隔聲量的不同,會采用單層隔聲室和雙層隔聲室。



 

1、隔振墊:根據設計要求的偏振系數、荷載等參數選擇合適的隔振墊或隔振彈簧。選用的組數多為4組或5組;

2、組裝式隔聲板:隔聲室的主體隔聲板通常都是組裝結構,隔聲板的厚度多為50、75、100mm等。隔聲板的外層為鍍鋅鋼板,內層為穿孔板,中間的吸聲材料多用巖棉、玻璃棉等纖維性材料。當隔聲室為雙層結構,兩隔聲板中間間隙約在100mm左右;

3、隔聲門、窗:門、窗的隔聲量通常要求較高,多為30、35或40dB。隔聲窗多會采用雙層隔聲窗的結構,窗的整體厚度在100mm以上;隔聲室的隔聲量依賴于各構件的綜合隔聲量,因此門、窗的隔聲量以及隔聲板的組合方式、密封方式是否合理,對隔聲室的隔聲量起著關鍵的作用。隔聲室是以室內、外的聲級差作為它的評價指標,根據隔聲室的用途或室內聲源噪聲量的不同來確定隔聲室的隔聲量大小,通常在20至45dB不等。當高于35dB以上時,通常就需要雙層隔聲室結構才可以達到。

 

三、消聲室

消聲室簡單來說是指一間不具有聲學反射能力的房間。其原理是在消聲室的墻壁上鋪設吸聲性能良好的吸聲材料,以達到去除聲波反射的效果。其主要用途為:測試抗噪聲送、受話器的靈敏度、頻響和方向性等電聲性能。(如:測試音箱、喇叭單元等設備的具體參數及性能。)

從消聲室所用的吸聲材料來看,要求吸聲系數大于0.99。一般使用漸變吸收層,常用尖劈或圓錐結構,以玻璃棉作吸聲材料,也有用軟泡沫塑料的。在消聲室中進行試驗時,被測試的對象或聲源等置于中央的尼龍絲網或鋼絲網上,由于此類網能承受的重量有限,故只能測試重量輕、體積小的聲源等。

四、半消聲室和卦限消聲室
半消聲室和卦限消聲室是在一般消聲室的基礎上,利用矩形管中的兩鄰壁做吸聲處理使管的有效尺寸加倍的原理建造的。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,只有直達聲而沒有反射聲,使在其中形成自由場。由于聲源或接收器只能置于交點上,故在實際使用中將受到很大限制。半消聲室則是以地板作為鏡面、其他都裝上尖劈的房間。

五、高聲強實驗室

高聲強實驗室主要用于高噪聲環境的模擬實驗、高聲強下吸聲材料及結構的研究、大振幅聲波的研究、金屬板材在強聲場下的疲勞實驗等。

高聲強實驗室通常包括聲壓級為160dB的小型混響室和一套截面不同、聲壓級為170dB的行波管。產生高聲強聲場的聲源可以使用旋笛或氣流揚聲器。旋笛的效率高,但頻譜不能改變,氣流揚聲器則能產生任意頻譜的無規噪聲,使用方便。

六、聲學風洞

聲學風洞可以理解為有氣流的消聲室,或者說是處于消聲室內的低噪聲、低紊流度并由開口工作段的風洞,它是一種地面裝置,可用來研究飛行速度對風扇氣流噪聲和螺旋槳噪聲的影響以及研究流過物體的噪聲。

它既具有常規風洞特點,具有適宜的管道和氣流控制裝置,以最小能量損失在試驗段產生達到實驗要求的氣流;又具有聲學要求;滿足自由場條件,足夠的尺寸條件(可進行遠場測量)和非常低的試驗段背景噪聲。為了達到小的紊流度,噴口應做成收縮形式。而低噪聲是靠選用低噪聲風扇并前后安裝消聲器方法是工作段噪聲不超過60~70dB。

結語:雖然,聲學實驗室的存在更多的是為了檢測與聲音相關的產品或聲學相關的實驗。但是,聲學實驗室對推進聲學技術的發展有著不容忽視的作用。用一個簡單的例子來形容,它就如監聽音箱一般,如果音樂在做后期制作時沒有一個能真實還原聲音的參考器材,將很難制作出一首高品質的音樂,其中的關系大概就是如此。

更多相關: 解密聲學實驗室
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