物理声学实验报告

实验一混响时间的测量

一、基本情况

1、实验时间：2015 年 11 月 16 日 9:00-9:30

2、实验地点：

3、实验仪器：

设备：精密噪声分析仪

4、实验人员：

执笔：

测量：

数据整理：

分析：

二、实验目的

混响时间测量是建筑声学中最经常的测量。一方面，混响时间是目前用于评价厅堂音质

的一个重要指标，对于各种用途不同的房间对应有不同的混响时间，因此在厅堂音质设计中

混响时间设计是重要的一个方面，对于音乐厅、影剧院、播音室、多功能厅、会议厅等鉴定

其音质质量，混响时间测量则是最主要的手段之一。另一方面，吸声材料和结构的扩散入射

吸声系数的测量、围护结构的隔声测量、声源声功率测量等项目都需要进行混响时间的测量。

混响时间测量国内外一般都采用专用的直读式混响计，测量0.3~10 秒的混响时间。这里我们采用一般常用的测试方法，即声级计多次测量计算取平均值。

通过实验操作，要求同学们了解测试仪器的组成，测试方法和结果的整理。

三、实验原理

1、混响时间T60的定义

室内声场达到稳态，生源停止发声后，房间内声能密度衰减60dB( 即为百万分之一) 时所经历的时间（秒）。房间混响时间的测量就是根据这一定义，通过测量声场中声压级的衰

减曲线求出混响时间的。由于实测中难以得到高于室内本底噪声60dB 的声压级，且从实测中发现，衰减曲线的初始阶段的声场是扩散的，故常取衰减曲线以其声压级5~35dB 一段为准，因此测量时稳态声压级必须高于本底噪声40dB 以上，最后根据曲线斜率，由电平记录

仪的纸速即可算出混响时间。要求每个中心频率测量三次。

2、实验方框图

厅堂混响时间测量的常用仪器分为声源装置和接收装置两大部分，仪器组成及布置方框图见下图。

混响时间测量方框图

3、混响时间测量实验装置

（1）声源装置：由讯号源、功率放大器和输出声源讯号的扬声器组成。常用的声源有白噪

声、转音和脉冲声。

功率放大器的作用是将讯号声源作功率放大，使扬声器能输出一定功率的辐射声能，以便在测试室内产生稳定声场，要求有足够大的放大功率。测量用的扬声器系统应是无指向性

的，功率放大器和扬声器的频响特性在20Hz~20KHz内平直。

（2）接收部分：由传声器、测量放大器或声级计带通滤波器和电子记录仪等组成。

传声器的作用是将声学物理量转化成电学物理量，测量中常用的是电容传声器，它具有灵敏度高、频率响应平直、性能稳定的优点。

4、混响时间测量过程

（1）声源的布置：为了激发所有的低频简正振动方式，扬声器应放在墙角处。因为该出所

有的简正振动方式均为极大。扬声器要求在使用频段内频响较平直。一般不宜采用号筒式或声柱。常用两只扬声器置于两角并朝房间的主对角线方向。

（2）传声器的位置：对于声场是完全扩散的，测点位置将与衰变曲线无关，因此测量点应

保证在混响声场内进行，一般传声器位置应离开声源 1.5 米以外，离开反射地面 1 米以外，高度 1.5 米在实际声场中一般选择若干测点（三点以上）进行测量，然后取其平均值。

（3）测量步骤：

①按下电源开关

②按下“暂停/ 继续测量”键，使无方向性声源在房间内发声

③待声源停止发声且混响声音完全消失后，按下“回调数据” 键，依次读出125Hz、250Hz、500Hz、 1000Hz、 2000Hz、 4000Hz 六个中心频率的混响时间。

四、测量方法和原始数据

实验中在三个测点、分别测量三次，读出的各中心频率的混响时间如下表所示。

测点 1

次数125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz

频率

1 1.30 1.00 1.20 1.30 1.39 1.10

2 1.320.99 1.22 1.35 1.38 1.10

3 1.31 1.05 1.21 1.3

4 1.40 1.13

平均值 1.31 1.02 1.21 1.33 1.39 1.11

测点 2

次数125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz

频率

1 4.11 1.1

2 1.2

3 1.27 1.35 1.12

2 4.12 1.14 1.22 1.27 1.40 1.08

3 4.16 1.13 1.2

4 1.29 1.30 1.10

平均值 4.13 1.13 1.23 1.28 1.35 1.10

测点 3

次数125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz

频率

1 2.70 1.10 1.44 1.28 1.40 1.15

2 2.69 1.10 1.42 1.27 1.42 1.12

3 2.71 1.10 1.43 1.29 1.4

4 1.18

平均值 2.70 1.10 1.43 1.28 1.42 1.15

五、数据整理与分析

将测点在每一频率的混响时间平均值汇总，再求平均值，得到如下表所示的结果。

测点125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz 频率

1 1.31 1.0

2 1.21 1.3

3 1.39 1.11

2 4.1

3 1.13 1.23 1.28 1.35 1.10

3 2.70 1.10 1.43 1.28 1.42 1.15

平均值 2.71 1.08 1.29 1.30 1.39 1.12根据表格中的数据，绘制该房间的混响时间—频率曲线如下图所示。

结果分析：

①横向比较上面的统计表并结合统计图可知，由低频至高频，该房间的混响时间先减小

后增大再减小，在 125Hz 附近有最大值，在 250Hz 附近有最小值，总体波动范围为1.08-2,71s。

②纵向比较上面的统计表可知，对低频音的混响时间测量误差较大，对高频音的混响时间测量误差较小，这是由于低频音比高频音更难消退，因此在房间内的不同位置发声后，混响时间不尽相同且波动幅度更大。

六、误差分析

1、仪器校准误差

仪器在使用前没有校准而带来实验测量误差。校准声级计是测量前的关键环节，使用前要仔细校准仪器。声级计的极化电压和内部电校准信号的变化引起的测量误差，前应用声级校准器等进行声学校准，保证仪器灵敏度，较少因此而产生的测量误差。

2、未达到扩散声场条件因此在使用

混响理论将复杂的室内声场处理得十分简单。其前提条件是:声场是一个完整的空间；

声场是完全扩散的。但是在实际的声场中，经常不能满足上述假定，声音的衰减曲线也有不

呈直线，混响时间难于以一个单值加以表示的情况。

我们的实验地点，即南四楼物理试验室房间空间有限，且房间内部的门窗洞口未做防护

措施，加之小空间中摆置较多家具仪器等，不排除大型反射物等因素干扰，因此实验房间不能满足扩散声场的条件，但混响时间计算方式未因此而做相应修正，所以产生了一定的误差值。

3、背景噪声干扰

表格里面的数据存在误差，也因为测试空间的背景噪声干扰所导致的。

4、其他影响的环境条件影响

在测点房间内附近测量时可能会受到电场、磁场、振动、温度、湿度、气流等影响。若

声音感应器使用延长线时，很容易受到电场及磁场的影响。上述的影响如果较大时，声音感应器、噪音计等测定器之电子电路、指示计等都会直接受到影响，造成误差，故需做防振动

或防电磁场的措施以保证实验数据的精确性。

七、实验心得与体会

1、通过本学期建筑物理声学的学习和混响时间的测量实验，我们了解了混响时间是目前评

价厅堂音质的一个重要指标，各种不同功能的房间有不同的混响时间。因此，在进行相关的建筑设计时，例如音乐厅、影剧院、播音室等空间，要通过测量其混响时间来鉴定该空间的

音质质量，力求创造高音质的空间。

2、通过本次实验，我们了解了混响时间T60的定义。它是指室内声场达到稳态，生源停止发声后，房间内声能密度衰减 60dB（即为百万分之一）时所经历的时间（秒）。根据这个定义，我们可以通过测量声场中声压级的衰减曲线求出混响时间。

3、在混响时间测量实验中，我们四个小组成员积极合作，相互配合。比较准确地测量了声场

中的声压级变化，通过混响时间的测量原理，计算出了房间的混响时间。当然，我们的工作也

有不足之处。在实验过程中遇到一些问题，并且影响了实验进度。希望在今后在做实验时，我

们可以提前了解实验原理，熟悉实验过程，节省时间以提高效率。更加出色地完成相关的实验

任务，巩固相关理论原理的课程学习。