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声学测试室与环境
2019-03-13 12:16:54· 来源：索辰信息
声功率测试
需求是相似的，但是房间容量必须是用于精确等级测试声源容量的100倍。此外，还需要在低于200 V1/3的频率进行声音吸收，其中V是用立方米表示的体积。
建造问题
测试室使用混凝土建造的，对于声音吸收测试十分有用，但是需要为声音功率等级测试添加低频率声音吸收材料。用模块化钢板建造的测试室对声音功率等级测试十分有用，因为钢板在低频下十分灵活，提供了正确的低频吸收能力。钢板测试室在声音吸收测试中并不是最有效的：提高的低频声音吸收可能会达到标准容忍的极限，从而使解析低频下典型的声音吸收数值变得困难。
声压/功率关系
测试室是设计用于大量的房间模式使用的，在极高模式数量的统计极限下，会产生声压级别和声音功率级别的以下简单关系：
其中LP是声压级别，LW是声音功率级别，A是测试室的Sabine吸收。根据温度和静态压力，标准给出了多个修正。对于声音功率测试，为了补偿墙壁大于均值的声音能量密度引进了Waterhouse修正。
如果模式数量足够多，声压等级本质上是在测试室的中央部分统一的。注意模式数量与Vf3成正比，因此随着频率降低，模式数量快速减小。将测试室的体积翻倍有效扩展了三分之一音阶的低频性能。
声音隔离
良好设计并经过良好构建的外壳对噪声的降低通常在数值上大大小于外壳组件的声音传播损失。这是因为任何穿刺进入测试室内部的声音会在几次反射之内滞留在测试室内，从而提高能量强度。因此第i个三分之一音高的内部声强等级为：
在存在活跃宽带噪声源的声压等级将在所有感兴趣的频带内，比环境声音等级（包括脉冲事件）高45 dB或更多。
验证
对于声音吸收：
- 空房间声音吸收系数。
- 在没有测试标本存在的情况下，对测试室的麦克风位置衰减速率的变化进行测量。
- 在有测试标本存在的情况下，对衰减速率变化进行测量。使用参照测试标本。
- 在有声源位置的情况下，对衰减速率变化进行测量。
对于声音功率：
- 空房间声音吸收系数。
- 对于宽带噪声源，平均声压等级随着参照声源在测试室内位置的变化。
- 对于音高声源，声压等级随着麦克风位置对于播放间断音高喇叭的声压等级变化。
共响室对声音功率的优点/缺点
- 缺点：声源的方向信息丢失
- 缺点：声音的时间历史丢失
- 优点：相对较高的测量精度
- 缺点：需要较大、经过仔细验证的测试室，大约为200立方米
- 优点：可以使用一个麦克风快速完成测量
行业标准
- ANSI S12.31/S12.32
- ISO 3741/3742
- ASTM C423/ISO 354
4. 自由场室
自由场室是半消音室的近似。不在墙壁和天花板上布置消音楔子，而是在测试室的墙壁和天花板布置几英寸的玻璃纤维或是类似的声音吸收材料。小房间以及用于低频测试的房间需要的材料层较厚，大房间以及用于高频测试的房间有时候仅包含三英寸的声音吸收材料。
自由场室用于工程级别和调查级别的声音功率测试。自由场室还用于声音强度测试，其主要功能是控制环境噪声，通过降低声音反射提高强度测试的精度。
用于工程等级的声音功率测试，需要使用平行六面体测试表面。主要验证步骤是在参照声源上完成声压测试，注意声音功率差别是根据测量网格计算的。最大允许出现2 dB差别。如果差别过大，室内的声音吸收材料无法改进，解决方案是使用更多布置在声源附近的麦克风。
关于声音强度测试的注意事项
声音强度的理论指出测试方法可以完全消除室内声音反射和环境噪声的影响。这个理论背后要点是：
- 使用无限多的采样点
- 源输出完全稳定或是所有点同时采样
实际实现要求在一段时间内顺序采样有限多的点。因此尽管这个方法可以将反射效应抑制到一定的程度，它却无法完全消除它。自由场室通常提供充足的声音吸收和声音隔绝，从而可以得到声音强度方法的完美结果。
自由场房间的优点/缺点
优点：可以接受的测量精度
优点：需要大小适中、相对便宜、经过验证的测试室。
缺点：大量的麦克风位置需要使用大量麦克风。如果实验室吞吐量是重要的，则需要考虑多通道的同步采集。
缺点：除了声音强度外，相比半消音室精度较低。
行业标准
- ANSI S12.34
- ISO 3744
- ANSI S12.10
- ISO 7779
- ECMA 74
- ANSI S12.12
- ANSI S12.36
- ISO 3746
5. 其他环境
“其他环境”是剩下所有种类的类别，包含适当条件、测试室外、测试非专用地区（例如会议室）等等。在大多数情况下，他们是用于调查等级的声音功率测试。可能需要很大、很安静的地方完成工程等级的测量。
对于声音质量测量，环境对声音的作用可能是测试的相对部分，例如汽车中的声音录制。在这样的情况中，内部声学并不是问题，而来自环境声音的潜在干扰是需要考虑的。
内部声学
许多“其他”环境缺少墙壁或天花板上的声音吸收材料，因此在完成工程级别的声音功率测量时十分困难。更大的区域可能会有更好的表现，因为它有较大的吸收空间。显然，室外测试具有一些特定应用的优点，因为它有很大的空间，能够近似半消音室的性能（无限大的停车场）。
声音强度方法在这样的环境中仍然使用。然而，需要记住这个方法并不完全是“防弹”的，测量的精度在很高的共响环境中可能受到影响。为了达到测试环境偏离半消音状态的程度，需要额外注意和进行采样。
声音隔离
“其他”环境通常至多提供中等程度的声音隔离。来自建筑、机械系统和周边活动的噪声可能会进行干扰。这些情况的可接受性依赖于被测设备所发生的相对强度和周围环境的声音强度。因此，相比较轻的声源而言，较响的声源更可能在这样的空间中被接受。
如果周边等级较高，甚至会对声音强度测量进行干扰。实际上，稳定状态的环境噪声可以有效抑制在比被测设备的声压强度高10 dB附近。脉冲环境可以被抑制到相同的极限，但是如果测量在所有位置同时完成。而在环境等级较高时候，需要寻找较为安静的环境。
在室外测试的最大困难是控制环境噪声。因此，室外测试通常在大型机器上完成。
其他环境的优点/缺点
- 缺点：较低的测量精度
- 优点：无需特别的测试室。
- 缺点：可能需要测量更多的位置，延长了测试时间。
- 缺点：可能会出现更多环境噪声干扰
行业标准
- ANSI S12.12
- ANSI S12.36
- ISO 3746
来源：NI(National Instruments)公司网站的技术白皮书
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