物理聲學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一 混響時(shí)間的測量1、 基本情況1、 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2015年11月16日9:00-9:302、 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：3、 實(shí)驗(yàn)儀器： 設(shè)備：精密噪聲分析儀4、 實(shí)驗(yàn)人員： 執(zhí)筆： 測量： 數(shù)據(jù)整理： 分析：2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕祉憰r(shí)間測量是建筑聲學(xué)中最經(jīng)常的測量。一方面，混響時(shí)間是目前用于評價(jià)廳堂音質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，對于各種用途不同的房間對應(yīng)有不同的混響時(shí)間，因此在廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)中混響時(shí)間設(shè)計(jì)是重要的一個(gè)方面，對于音樂廳、影劇院、播音室、多功能廳、會議廳等鑒定其音質(zhì)質(zhì)量，混響時(shí)間測量則是最主要的手段之一。另一方面，吸聲材料和結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散入射吸聲系數(shù)的測量、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲測量、聲源聲功率測量等項(xiàng)目都需要進(jìn)行混響時(shí)

2、間的測量?；祉憰r(shí)間測量國內(nèi)外一般都采用專用的直讀式混響計(jì)，測量0.310秒的混響時(shí)間。這里我們采用一般常用的測試方法，即聲級計(jì)多次測量計(jì)算取平均值。通過實(shí)驗(yàn)操作，要求同學(xué)們了解測試儀器的組成，測試方法和結(jié)果的整理。3、 實(shí)驗(yàn)原理1、 混響時(shí)間T60的定義 室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)，生源停止發(fā)聲后，房間內(nèi)聲能密度衰減60dB(即為百萬分之一)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間（秒）。房間混響時(shí)間的測量就是根據(jù)這一定義，通過測量聲場中聲壓級的衰減曲線求出混響時(shí)間的。由于實(shí)測中難以得到高于室內(nèi)本底噪聲60dB的聲壓級，且從實(shí)測中發(fā)現(xiàn)，衰減曲線的初始階段的聲場是擴(kuò)散的，故常取衰減曲線以其聲壓級535dB一段為準(zhǔn)，因此測量時(shí)穩(wěn)態(tài)聲

3、壓級必須高于本底噪聲40dB以上，最后根據(jù)曲線斜率，由電平記錄儀的紙速即可算出混響時(shí)間。要求每個(gè)中心頻率測量三次。2、實(shí)驗(yàn)方框圖廳堂混響時(shí)間測量的常用儀器分為聲源裝置和接收裝置兩大部分，儀器組成及布置方框圖見下圖?；祉憰r(shí)間測量方框圖3、混響時(shí)間測量實(shí)驗(yàn)裝置（1）聲源裝置：由訊號源、功率放大器和輸出聲源訊號的揚(yáng)聲器組成。常用的聲源有白噪聲、轉(zhuǎn)音和脈沖聲。功率放大器的作用是將訊號聲源作功率放大，使揚(yáng)聲器能輸出一定功率的輻射聲能，以便在測試室內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定聲場，要求有足夠大的放大功率。測量用的揚(yáng)聲器系統(tǒng)應(yīng)是無指向性的，功率放大器和揚(yáng)聲器的頻響特性在20Hz20KHz內(nèi)平直。（2）接收部分：由傳聲器、測量

4、放大器或聲級計(jì)帶通濾波器和電子記錄儀等組成。傳聲器的作用是將聲學(xué)物理量轉(zhuǎn)化成電學(xué)物理量，測量中常用的是電容傳聲器，它具有靈敏度高、頻率響應(yīng)平直、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。4、混響時(shí)間測量過程（1）聲源的布置：為了激發(fā)所有的低頻簡正振動方式，揚(yáng)聲器應(yīng)放在墻角處。因?yàn)樵摮鏊械暮喺駝臃绞骄鶠闃O大。揚(yáng)聲器要求在使用頻段內(nèi)頻響較平直。一般不宜采用號筒式或聲柱。常用兩只揚(yáng)聲器置于兩角并朝房間的主對角線方向。（2）傳聲器的位置：對于聲場是完全擴(kuò)散的，測點(diǎn)位置將與衰變曲線無關(guān)，因此測量點(diǎn)應(yīng)保證在混響聲場內(nèi)進(jìn)行，一般傳聲器位置應(yīng)離開聲源1.5米以外，離開反射地面1米以外，高度1.5米在實(shí)際聲場中一般選擇若干測點(diǎn)（三點(diǎn)

5、以上）進(jìn)行測量，然后取其平均值。（3）測量步驟：按下電源開關(guān)按下“暫停/繼續(xù)測量”鍵，使無方向性聲源在房間內(nèi)發(fā)聲待聲源停止發(fā)聲且混響聲音完全消失后，按下“回調(diào)數(shù)據(jù)”鍵，依次讀出125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz六個(gè)中心頻率的混響時(shí)間。4、 測量方法和原始數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)中在三個(gè)測點(diǎn)、分別測量三次，讀出的各中心頻率的混響時(shí)間如下表所示。測點(diǎn)1次數(shù)頻率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz11.301.001.201.301.391.1021.320.991.22 1.351.381.1031.311.051.211.341.401.1

6、3平均值1.311.021.211.331.391.11測點(diǎn)2次數(shù)頻率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz14.111.121.231.271.351.1224.121.141.221.271.401.0834.161.131.241.291.301.10平均值4.131.131.231.281.351.10測點(diǎn)3次數(shù)頻率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz12.701.101.441.281.401.1522.691.101.421.271.421.1232.711.101.431.291.441.18平均值2.701.101.43

7、1.281.421.155、 數(shù)據(jù)整理與分析將測點(diǎn)在每一頻率的混響時(shí)間平均值匯總，再求平均值，得到如下表所示的結(jié)果。測點(diǎn)頻率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz11.311.021.211.331.391.1124.131.131.231.281.351.1032.701.101.431.281.421.15平均值2.711.081.291.301.391.12根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，繪制該房間的混響時(shí)間頻率曲線如下圖所示。結(jié)果分析：橫向比較上面的統(tǒng)計(jì)表并結(jié)合統(tǒng)計(jì)圖可知，由低頻至高頻，該房間的混響時(shí)間先減小后增大再減小，在125Hz附近有最大值，在250Hz附近有最小值

8、，總體波動范圍為1.08-2,71s?？v向比較上面的統(tǒng)計(jì)表可知，對低頻音的混響時(shí)間測量誤差較大，對高頻音的混響時(shí)間測量誤差較小，這是由于低頻音比高頻音更難消退，因此在房間內(nèi)的不同位置發(fā)聲后，混響時(shí)間不盡相同且波動幅度更大。6、 誤差分析1、儀器校準(zhǔn)誤差 儀器在使用前沒有校準(zhǔn)而帶來實(shí)驗(yàn)測量誤差。校準(zhǔn)聲級計(jì)是測量前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此在使用前要仔細(xì)校準(zhǔn)儀器。聲級計(jì)的極化電壓和內(nèi)部電校準(zhǔn)信號的變化引起的測量誤差，使用前應(yīng)用聲級校準(zhǔn)器等進(jìn)行聲學(xué)校準(zhǔn)，保證儀器靈敏度，較少因此而產(chǎn)生的測量誤差。2、未達(dá)到擴(kuò)散聲場條件 混響理論將復(fù)雜的室內(nèi)聲場處理得十分簡單。其前提條件是:聲場是一個(gè)完整的空間；聲場是完全擴(kuò)散的

9、。但是在實(shí)際的聲場中，經(jīng)常不能滿足上述假定，聲音的衰減曲線也有不呈直線，混響時(shí)間難于以一個(gè)單值加以表示的情況。 我們的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，即南四樓物理試驗(yàn)室房間空間有限，且房間內(nèi)部的門窗洞口未做防護(hù)措施，加之小空間中擺置較多家具儀器等，不排除大型反射物等因素干擾，因此實(shí)驗(yàn)房間不能滿足擴(kuò)散聲場的條件，但混響時(shí)間計(jì)算方式未因此而做相應(yīng)修正，所以產(chǎn)生了一定的誤差值。3、背景噪聲干擾 表格里面的數(shù)據(jù)存在誤差，也因?yàn)闇y試空間的背景噪聲干擾所導(dǎo)致的。4、其他影響的環(huán)境條件影響 在測點(diǎn)房間內(nèi)附近測量時(shí)可能會受到電場、磁場、振動、溫度、濕度、氣流等影響。若聲音感應(yīng)器使用延長線時(shí)，很容易受到電場及磁場的影響。上述的影響如

10、果較大時(shí)，聲音感應(yīng)器、噪音計(jì)等測定器之電子電路、指示計(jì)等都會直接受到影響，造成誤差，故需做防振動或防電磁場的措施以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。 7、 實(shí)驗(yàn)心得與體會1、 通過本學(xué)期建筑物理聲學(xué)的學(xué)習(xí)和混響時(shí)間的測量實(shí)驗(yàn)，我們了解了混響時(shí)間是目前評價(jià)廳堂音質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，各種不同功能的房間有不同的混響時(shí)間。因此，在進(jìn)行相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)時(shí)，例如音樂廳、影劇院、播音室等空間，要通過測量其混響時(shí)間來鑒定該空間的音質(zhì)質(zhì)量，力求創(chuàng)造高音質(zhì)的空間。2、 通過本次實(shí)驗(yàn)，我們了解了混響時(shí)間T60的定義。它是指室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)，生源停止發(fā)聲后，房間內(nèi)聲能密度衰減60dB（即為百萬分之一）時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間（秒）。根據(jù)這個(gè)定義，我們可以通過測量聲場中聲壓級的衰減曲線求出混響時(shí)間。3、 在混響時(shí)間測量實(shí)驗(yàn)中，我們四個(gè)小組成員