建筑声学实验指导书(2013级电子信息工程)

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目 录
实验一 声音传播特性 ................................................ 4 实验二 混响时间测量 ................................................ 7 实验三 吸声特性测量 ................................................ 9 实验四 环境噪声测量 ............................................... 11 实验五 隔声测量 ................................................... 13 实验六 室内声压级计算值的有效性分析 ............................... 16 实验七 建筑声学参数分析程序设 ..................................... 19
六、实验报告要求
1. 按实验报告模版各栏目填写，实验原理部分只需简述； 2．记录实验时混响时间测量的操作流程； 3．对比不同测量点的声能衰减曲线； 4．分析实验数据误差来源。
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实验三 吸声特性测量
（验证性：2 学时）
一、实验目的
1. 加深对混响时间的物理意义的理解及其测试方法； 2. 掌握混响室法测量吸声系数的原理和方法

0.161V 1 1 ( ' ) S1 T60 T60 1 1 ) ' T T60 60
（3－3）
A 0.161V (
（3－4）
相关的测量标准：
[1] GB/T 20247-2006.声学 混响室吸声测量.
三、实验器材
传声器、声卡、扬声器、声频功率放大器、计算机、DIRAC 软件、待测材料等。
只开声源 1 只开声源 2 声级差（dB） 两声源同时开
六、实验报告要求
1. 按实验报告模版各栏目填写，实验原理部分只需简述。 2．记录实验所遇问题及其解决方法。 3．分析实验数据误差来源。
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实验二 混响时间测量
（验证性：2 学时）
一、实验目的
1. 加深对混响时间的物理意义的理解； 2. 掌握测量混响时间的原理和方法
四、实验内容
测量材料放置前后室内混响时间，计算材料的吸声系数。
五、实验步聚
（1） （2） 测量吸声材料的面积及混响室的体积； 测量未放置吸声材料时混响室的混响时间（按倍频程） ；
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频率（Hz） 测点 1 测点 2 T60（S） 测点 3 平均
125
250
500
1000
2000
4000
8000
（3） 测量放置吸声材料后混响室的混响时间（按倍频程） ；
二、实验原理
混响时间是随着体积的变大而变大， 随着平均吸声系数的变大而变小。 混响室法测吸声 系数就是通过放置吸声材料改变混响室的平均吸声系数改变混响时间，然后测量混响时间。 再由混响时间的改变计算吸声系数。 放置吸声材料之前，混响室的混响时间为：
T60
0.161V 0.161V A S
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实验四 环境噪声测量
（验证性：2 学时）
一、实验目的
1. 掌握环境噪声的表示方法； 2. 学会环境噪声的测量方法.
二、实验原理
噪声是不需要的声音， 它对人们的影响不单决定于声音的物理性质， 而且与人们的心理 和生理状态有关。随着工业、交通运输、城市建设事业的发展以及社会公共活动、家用电器 的增长，噪声源也在急剧增长，噪声扰民问题变得更加突出。吵闹的噪声令人讨厌，烦恼， 精神不易集中，影响工作效率，妨碍休息和睡眠等。在强噪声下，还容易掩盖交谈和危险警 报信号， 分散人们注意力， 发生工伤事故。 噪声还会对人们的生理造成伤害， 例如听力损伤、 头昏以及高血压和心血管病。 由于噪声和主观感觉的关系非常复杂， 因此曾经提出过许多评 价参数，常用的有 A 声级、噪声评价指数 NR 以及等效连续声级。考虑到人耳的频率响应特 性，环境噪声测量中大多测量 A 计权声级，有时为了了解噪声频率特性，可采用噪声评价数 （NR）曲线来评价噪声大小，它与倍频带声压级的关系如下表所示。 倍频程中心频率（Hz） 噪声评价 数
图 1-1 声波绕射实验系统连接图 2) 用信号发生器产生正弦信号，在整个实验过程中，信号发生器的输出电平不变，记 录各个不同频率信号的声压级： 频 率 （Hz） 声压级 （dB） 2、声音叠加的验证 1) 根据测量系统连接图接好系统，将声源 1 和声源 2 以及传声器分别放置 2 T’60（S） 测点 3 平均
125
250
500
1000
2000
4000
8000
(4) 通过式（3-3）计算吸声材料的吸声系数或式（3-4）计算吸声量。
六、实验报告要求
1. 按实验报告模版各栏目填写，实验原理部分只需简述。 2．对比同一测量点在放置吸声材料前后的声能衰减曲线； 3．分析实验数据误差来源。
2 2 p 2 p12 p 2 … pn
（1－2）
其中 p 为叠加声场有效声压， p j （j=1,2,…,n）为各列声波有效声压。 对于几个声压均为 p 的声音，叠加后的声压级是：
np 2 p L p 20 lg 20 lg 10 lg n p0 p0
（1－3）
从上式可以看出，几个声压相等的声音叠加，它们的总声压级只增加了 10 lg n 。
建筑声学实验指导书
（2013 级电子信息工程班使用）
蔡阳生 张承云
编
广州大学机械与电气工程学院 2015．10
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前 言
建筑声学包括厅堂声学( 室内声学) 、噪声控制学及声景学三大部分，主要 研究改善人居声环境的理论、 技术和方法， 目的在于创造适宜的声学空间与环境， 使人们能欣赏美好的音乐，聆听令人怡悦的声音，保证听觉信息交流的清晰和安 全，屏蔽或减低能使人受到伤害和引起烦扰的噪声．----引自中国科学院院士吴 硕贤《建筑环境声学的前沿领域》一文。 为培养声学工程方面的专业人才，广州大学开办了电子信息工程（声像灯光 技术）专业，建筑声学是其中重要的一门专业课程。建筑声学是一门理论与实践 紧密联系的课程，理解并掌握其基本理论离不开实验。通过实验不仅可以帮助加 深对基本概念的理解，还可以直接测量建筑声学的相关指标，建立对“看不见” 的声音的初步认识，培养分析问题和解决问题的能力。本实验课程正是为配合本 学期的《建筑声学》的学习而开设的课内实验。 本实验课程由验证性实验开始，包括声音传播特性、混响时间测量、吸声特 性测量、环境噪声测量以及隔声测量等 5 个实验项目；以设计性实验项目结束， 共有室内声压级计算值的有效性分析和建筑声学参数分析程序设计等两个实验 项目，但只需二选一完成即可。 实验地点：声像灯光工程楼 201 室 实验时间：10~17 周，周四第三大节。 实验注意事项： 1．每次实验前必须先写预习报告； 2．每次做完实验后按要求填写实验报告，一周内提交。
二、实验原理
声音已达到稳态后停止声源， 平均声能密度自原始值衰变到其百万分之一(60dB)所需要 的时间，记做 T60，单位为秒(s)。测量时，常用开始一段声压级衰变 5dB 至 25dB 的情况外 推到 60dB 衰变所需要的时间， 记做 T20; 衰变 5dB 至 35dB 的情况外推到 60dB 衰变所需要的 时间，记做 T30。 进行音质验收和评价、扩声计算及降噪计算等，需要进行室内混响时间测量。混响时间 测量主要有两种方法：声源切断法和脉冲响应反向积分法。 稳态噪声切断法：先在房间内用声源建立一个稳定的声场，然后使声源突然停止发声， 用传声器监视室内声压级的衰变， 同时记录衰变曲线， 最后从衰变曲线计算声压级下降60dB 的时间而测得混响时间。 但这种方法有一个缺点就是声衰变严重地受到无规过程中不可避免 的瞬时起伏的影响，所以对相同的声源和传声器点必须测量多次进行平均。 脉冲响应反向积分法： 先使用脉冲声对房间进行激励后， 记录室内某点声压随时间变化 的曲线得到脉冲响应， 再对脉冲响应的平方进行反向积分而得到室内声压级衰变曲线， 以计 算得到混响时间的方法。目前脉冲响应的测量信号经常是采用MLS或者ESWEEP信号，然后将 相应信号输入给电声系统，测量线路如图1所示。 混响时间的示意如图 2-1 所示， 图 2 的记录仪为带测量软件的电脑和声卡。 调节扩声系 统输出，使被测点的信噪比至少达 35dB(在满场情况下，低频信噪比可以酌情减少)，在观 众厅内预定测量点上进行测量。 在采用脉冲响应反向积分法时， 图 2-1 中的黑实圆角方框内 的声源亦可由发令枪、气球或鞭炮等脉冲声源代替。 本次实验优先采用脉冲响应反向积分法， 按倍频程取点(至少应为 125、 250、 500、 1000、 2000、4000Hz 六点)分别测量混响时间，即为混响时间的频率特性。
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三、实验器材
扬声器声频功率放大器、计算机、声卡、声学测试软件、 、声级计、声级校准器、卷尺等。
四、实验内容
1、声波的绕射 2、声音的叠加
五、实验步聚
为减小干扰，实验需在低背景噪声环境进行。 1、声波绕射现象的验证 1) 按图 1-1 连接好系统，其中声源（扬声器）放置在障板（或墙）前面，传声器放置 于障板（或墙）后面。保证在放置传声器的位置看不到扬声器。
（3－1）
在放置吸声系数为 ，面积为 S1 的吸声材料后，混响室的混响时间变为：
' T60
0.161V 0.161V ' A ( S S 1 ) S 1
（3－2）
由于吸声材料的体积一般比混响室的体积小很多，所以一般认为 V=V’，联立式（3－1）及 式（2） ，即可得出吸声系数或吸声量：
L p 20 log
。 L p 即为声压级，其单位为分贝，记为（dB）
p p0
（1－1）
2.声波的绕射 当声波在传播过程中遇到障板时,能绕到障板的背后,改变原来的传播方向继续传播,这 种现象称为绕射。声波的频率越低,绕射现象越明显。 3.声源的指向性 当声源的尺寸比声波波长小得多时，可看成是“点声源” ，它向所有方向等量地辐射声 音，没有方向性。当声源的尺寸与声波波长相差不多，或大于波长时，就不能看成是点声源 了，向各个方向辐射的声音能量就不同，即具有指向性。与波长相比，声源尺寸越大，其指 向性越强，即高频声波比低频声波具有更强的指向性。 4.声音的叠加 当空间存在由两个以上的声源分别发出的声波时， 每个声波不因其他声波的存在而改变 其传播规律。 各声波是相干声波时， 空间任一点的瞬时声压是由各声波在该点的瞬时声压的 矢量和，这种现象称为声波的相干叠加（干涉） 。 当有两个以上的不相干声源分别发出声波叠加产生的声场的声能量密度是各声波平均 能量之和。用公式表示为：