消声室(半消声室)

一、消声室简述:

1、消声室根据测试对象的状况和测试内容,以及所要求的精度分为全消声室和半消声室。两者区别在于,全消声室室内六面都是吸声墙面,而半消声室地面为声反射面不做吸声处理(主要运用于整车NVH声学测试);

1.1全消声室不仅是声学测试的一个特殊实验室,它比半消声室的声学性能更好,而且是测试系统的重要组成部分,实际上它也是声学测试设备之一,其声学性能指标直接影响测试的精度。

1.2半消声室,所不同的是地面不做吸声处理,而是将地面用全反射地板、瓷砖或水磨石铺面以形成镜面。这种消声的结构相当于高度增大一倍的消声室的一半,所以我们称之为半消声室。

1.3消声室(半消声室)又叫无响室,消声室是在一个闭合空间内建立“自由声场”。所谓“自由声场”就是在闭合空间内,声波能自由地传波,既无障碍物的反射,也无环境噪声的干扰,这样的空间就称为“自由场”。在这个空间内,传播声波的介质均匀地向各个方向无限延伸,使声源辐射的声能“自由”地传播,即无障碍物的反射,也无环境噪声的干扰。室内建立完全的自由声场只是近似的,因为所有材料和结构理论上讲都不可能具备绝对100%的声吸收条件,在消声室的设计中,根据在什么频率以及多大的空间范围内符合自由声场测试使用半径的条件以及它与理论之间偏差有多大。

二、消声室的功能:

1、自由场空间

1.1消声室(或半消声室)是声学实验和噪声测试中极其重要的实验场所。为声学测量提供不受外界环境影响的可控制的一个自由场或半自由场空间的低噪声测试环境。

1.2自由场是指声波在无限大空间里传播时,不存在任何反射体和反射面。

1.3自然界中的自由场空间是将声源吊在空中,远离任何反射物,声波可自由地向 360 度全方位角传播。半自由场空间是指自由空间中有一全反射面,声波只能在 180 度半球方位自由传播。常见的半自由场空间如水泥地面的大型露天停车场、室外篮球场、停机场等。

1.4波在自由场或半自由场空间里传播有特定的物理定义为:

1.4.1对点声源声压随距离衰减,这就是声能的反平方律。

1.4.2声压级在常温常压下等于声强级。这是在消声室里测量声功率的理论基础。

1.4.3自由场半径是用于衡量自由场大小的指标, 一个设计良好的消声室,自由场半径应从中心点到离尖劈1.0 m 的距离。

2、背景噪声

尽管水泥地面的大型露天停车场、室外篮球场、停机坪…等也能提供半自由场空间,但测量时会受背景噪声的影响。试想,冰箱的噪声在30dB(A)而环境的背景噪声在45dB(A),要测量冰箱的噪声是不可能的。所以消声室另一个功能是提供低背景噪声的环境以适应测试环境的要求。根据国标GB6882-86《声学噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密法》。在测试频率范围内,背景噪声的声压级至少要比被测声源的声压级低6dB,最好低12dB。

3、截止频率

3.1消声室是要在室内模拟自由场或半自由场空间,所以要求墙面吸声系数为99%以上。半自由场地面的反射系数为95%以上。设计一种能做到全频带(20 Hz – 20000 Hz)的100%吸声体,是不可能的。因为通用的材料对高频声长波很容易被吸收,而低频吸收则和材料的厚度(尖劈的长度)有关。截止频率是指在此频率以上,墙面的吸声尖劈能保证99%的吸声系数。实际工程中的(半)自由场空间是指对截止频率以上的声波,消声室内为(半)自由场空间,截止频率越低,尖劈的长度要求就越大。一般而言,尖劈的长度适用于1/4波长理论。

3.2在截止频率以下的测量,可根据ISO 3746和ISO 3747 的标准进行修正测量。

三、消声室特点:

1、消声室是由吸声尖劈、尖劈门、隔声板、以及其他固定装置组成的近似为自由声场的箱体;

2、消声室的整体隔声隔振性能较好,阻断了环境噪声的干扰;

3、消声室室内声源辐射的声波基本无反射声,能使声源辐射的声能能“自由”地传播。

四、尖劈:

1、从40年代开始应用逐渐过渡原理,把多孔性(或纤维性)材料做成锥形或尖劈状吸声体,统称吸声尖劈。当声波从尖端入射时,由于吸声层的逐渐过渡性质,材料的声阻抗与空气的声阻抗能较好地匹配,使声波传入吸声体,并被高效的吸收。

2、吸声尖劈的吸声特性与尖劈长度、填充材料、空腔深度有关。同种材料下尖劈长度愈长,尖劈的低频吸声性能愈好。调节空腔深度,也可有效地提高尖劈结构的低频吸声特性。

3、 吸声尖劈分为金属尖劈和布艺尖劈两种。

4、采用吸声尖劈,可以获得包括低频率在内的宽频带高效能吸声特性,消声室截止频率一般可达60-70赫兹。

5、结构尺寸

序号

外形尺寸

总长

劈长

基部

劈形

容重

空腔

1

400×400×600

600mm

480mm

120mm

二尖平头30mm

32kg/m3

100mm

2

400×400×700

700mm

550mm

150mm

二尖平头30mm

32kg/m3

100mm

3

400×400×800

800mm

650mm

150mm

二尖平头30mm

32kg/m3

100mm

4

400×400×900

900mm

700mm

200mm

二尖平头30mm

32kg/m3

150mm

5

400×400×1000

1000mm

800mm

200mm

二尖平头30mm

32kg/m3

150mm

可根据设计需要制作


五、执行标准:

1、GB 50800—2012 《消声室和半消声室技术规范》

2、JJF 1147—2006 《消声室和半消声室声学特性校准规范》

3、GB/T 6882—2016/ ISO 3745-2012《声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 消声室和半消声室精密法》

4、GB/T 12060.5—2011 《声系统设备 第5部分:扬声器主要性能测试方法》

六、主要技术指标:

自由场精度

实验室类型

1/3倍频带中心频率(Hz)

允差(dB)

噪声测量用

电声测量用

 

全消声室

≤630

±1.5

 

±1.0

800~5000

±1.0

≥6300

±1.5

 

半消声室

≤630

±2.5

 

——

800~5000

±2.0

≥6300

±3.0

消声室鉴定检测的主要内容是自由声场的空间和频率范围。即在什么频率,多大的空间范围内符合自由声场的条件,以及它的偏差有多大。