浅谈“混响室法测吸声系数”关键词: 混响室法吸声系数有效性误差扩散发展摘要：材料的吸声系数是材料的各项声学性能参数中非常重要的一个,它对各种材料在生活和工业中的应用有着积极的指导意义。

对材料吸声系数的测量通常采用标准的混响室方法,对应有相应的国际ISO标准和国家GBJ47-83标准。

混响室方法要求材料被制成10到12平方米的标准试件。

另外对应一些较小的材料还常采用驻波管方法测量其吸声系数。

混响室法测吸声系数广泛应用于声学工程的设计计算，噪声控制工程的吸声降噪计算，材料吸声性能的等级评定它能测量声波无规入射时的平均吸声系数,这与实际工程中声波的入射方式较为接近,且不能用其它方法替代。

ABSTRACTSound absorption coefficient of the material is the acoustic performance parameters of the material is very important, it has a variety of materials used in life and industry has a positive significance. Measurement of the absorption coefficient of the material commonly used standard method of reverberation chamber, which corresponds with the corresponding international ISO standards and national GBJ47-83 standard. Reverberation chamber method requires that the material is made from 10 to 12 square meters of standard test pieces. Also corresponding smaller standing wave tube material is also often used method to measure the absorption coefficient. Reverberation chamber method to measure the absorption coefficient is widely used in acoustic engineering design calculations, the sound absorption of noise control engineering calculations, material sound absorption performance grading can measure the average absorption coefficient at random incidence sound waves, which the actual incidence of acoustic engineering approach closer, and can not use other methods of alternative.混响室法来源回顾如果一个声源在封闭空间内连续稳定地辐射一定频谱的声波，它就能激发起室内许多个不同的固有振动方式，声波按不同方式在许多方向来回反射地传播。

在先的声波逐渐衰减，在后的声波不断补充，达到动态平衡状态。

这时，除紧靠壁面处和邻近声源处外，室内声场有可能达到：1，各点的平均能量密度相等；2，各点从各方向来的平均能量流相等；3，到达某点的各波数间的相位是无规的。

符合这三个条件的声场，即称为扩散声场或无规声场，有时也称为混响声场。

能满足这样条件的封闭空间就是混响室。

美国声学专家赛宾（Sabine）最初在教室里面进行了一系列的实验，建立了著名的混响公式，即赛宾公式。

并在1929 年提出了“混响室法测量吸声系数”的论文，这就是混响室测量细声系数的开端。

早期的混响室，不少是利用地下室，储藏室等改装而成，主要用来测量建筑材料的吸声系数。

但是在测量过程中人们发现，同种材料在不同的混响室中测得的吸声系数相差很大。

在50-60 年代，国际标准协会组织了吸声材料的巡回测试，制订了在混响室中测量吸声系数的国际规范，规定了测试样品的大小和混响室的体积范围，并要求混响室内安装扩散体以改进室内的声场扩散。

这样在实际应用中，符合规范要求的混响室，所得实验数据的离散程度可以控制在一定范围内，并对不通的混响室，彼此可以相互比较；但从声场扩散这个理论问题来说，虽然混响室已被研究了半个世纪，但仍有不少有趣的问题可继续深入，以至本来是声学测量工具的混响室，却成了声学研究的对象。

本文主要介绍了混响室法的应用范围，固有缺陷以及最新的一些研究动向。

现在先来了解一些基本概念。

吸声系数：当声音入射到材料时，该材料能将某种频率的声音，以多少比例加以吸收其能量的能力，称为吸声系数。

混响时间：稳态声源停止后声压级衰变60分贝所需要的时间。

混响室的吸声量：假设混响室内不存在任何吸声界面或物体也不考虑衍射效应将一全吸声的平板状材料放入室中其混响时间与混响室内实际存在着各界面或其他物体的吸声时测得的值相同此全吸声面的总吸声量即为混响室的吸声量。

试件的吸声量：混响室内放入与未放入试件的吸声量的差值。

试件的吸声系数：试件的吸声量除以试件面积。

混响室法的基本原理为声源在封闭空间启动后就产生混响声，而在声源停止发声后，室内空间的混响声逐渐衰减，声压级衰减60dB的时间定义为混响时间。

当房间的体积确定后，混响时间的长短与房间内的吸声能力有关。

根据这一关系，吸声材料或物体的无规入射吸声系数就可以通过在混响室内的混响时间的测量来进行。

具体的实验步骤先测定空混响时间：（一）有先测出混响室空室的各频率的混响时间。

（二）将所测试的材料放到混响室后，在分别测个频率的混响时间。

混响室内各表面的吸声系数很小而且一致，空混响时间很长，由于它是一个均匀扩散的声场。

所以可用赛宾公式计算混响时间。

（三）计算出吸声系数。

再测出放入吸声材料的混响时间，结合空混响室的混响时间便可测出吸声系数。

混响室法测吸声系数的示意图：混响室法测吸声系数广泛应用于声学工程的设计计算，噪声控制工程的吸声降噪计算，材料吸声性能的等级评定混响室是一个有力的测量工具,但其在测量材料吸声系数时存在的问题并没有完全解决,从理论解释到测量方法,以及混响室本身精度的检验,都还有许多工作要作,都还有继续深入研究的必要。

在混响室中测量材料的吸声系数时,会出现下述尚未完全解决的问题:一是各个混响室对同一材料的吸声系数的测量值有时差别很大,致使测量结果不具有可比性;二是吸声系数的大小随材料面积及其在室内位置等的变化而变化,且某些材料在中高频段的吸声系数有可能大于1。

混响室法属于实验室方法,因为需要为“测量”创造一种特殊的“声环境”, 如驻波、扩散声场等, 其理论依据是吸声系数定义中的简谐信号和平面波的假设条件。

虽然这种方法已获得广泛的应用, 也有相应的测量标准, 但是, 我们往往更需要对吸声系数进行现场测量, 因为现场测量数据更加真实地反映了声学结构使用时的效果。

其原因是: (1)实际应用条件通常不满足实验室测量所要求的特殊声环境; (2)在有些应用环境, 如有流、加压或高声强等条件下, 实验室不能方便准确地测量声学结构的吸声系数; (3)实验室测量通常在低频时误差较大。

混响室法测材料吸声系数时出现的问题.根源还是扩散及边缘效应。

各混响室之间测量结果的不一致,是由于扩散程度不同所引起的,而现行的判断扩散的标准既不可靠,也很难控制,更难以对扩散进行精确定量度量及对测量结果作有效的修正。

混响室法测定吸声系数，原则上要求声场应充分扩散，即室内各处的声压分布密度相等，但室内有了被测吸声材料后，声场扩散不一定是均匀的。

在非理想扩散声场中，室内声压的分布与声源频率、声源位置、声源指向性、测点位置及测点密度都有关系。

讨论声场扩散不均匀对混响室法测定吸声系数的影响混响室法测定吸声系数用赛宾公式计算时, 特别是在吸声系数较大时计算值误差较大, 要获得准确的计算需使用艾润公式, 吸声系数很小对利用公式计算产生的误差也要引起注意。

由于吸声系数数值较小, 客观存在的计算误差较容易被忽略, 这是造成混响时间计算值与实测值有误差的原因之一。

在现阶段混响室法的应用主要是小混响室Alpha Cabin 其实就是一个基于混响室原理的测量材料吸声系数的一个小型混响室，它在物理构建，测量方法，测量过程上与混响室基本相同。

它的大小依照需要测量的截至频率以及待测样品的体积而不同，一般在 2 立方米到6 立方米之间。

Alpha Cabin 一般由声源，舱室，信号采集以及配套的数据处理系统组成。

它的舱室内壁采用反射声波较强的材质做成，外壁则是隔声效果非常好的材料复合成。

它与标准混响室相比有着自己独特的优点：1，标准混响室造价高，体积大，一般在200 立方米以上，不利于一般的科研单位及公司建造使用。

而Alpha Cabin 舱价格相对较低，体积也较小，适合科研及工程使用，并且便携性也较强。

2，在很多工业中，尤其是汽车工业有些材料，如汽车的仪表盘，座椅等，无法做成满足混响室标准的试件，而Alpha Cabin 则能很好的满足这些样品的测量。

这正由于这些优点，使得Alpha Cabin 在汽车行业中得到了广泛的应用。

并为汽车整体NVH 性能的提高提供了有力的支持。

混响室法测吸声系数虽然是应用最为广泛的测吸声系数的方法，且在接近实际情况的测量中起着无可替代的作用，但是其对实验装置要求较高，限制了其应用范围，在现阶段，科学技术快速发展，应借此契机加强对新方法的研究和探索，来更好地为人类造福。