物理聲學(xué)實驗報告

1、實驗一混響時間的測量一、基本情況1、實驗時間：2015 年 11 月 16 日 9:00-9:302、實驗地點(diǎn)：3、實驗儀器：設(shè)備：精密噪聲分析儀4、實驗人員：執(zhí)筆：測量：數(shù)據(jù)整理：分析：二、實驗?zāi)康幕祉憰r間測量是建筑聲學(xué)中最經(jīng)常的測量。一方面，混響時間是目前用于評價廳堂音質(zhì)的一個重要指標(biāo)， 對于各種用途不同的房間對應(yīng)有不同的混響時間，因此在廳堂音質(zhì)設(shè)計中混響時間設(shè)計是重要的一個方面，對于音樂廳、影劇院、播音室、多功能廳、會議廳等鑒定其音質(zhì)質(zhì)量， 混響時間測量則是最主要的手段之一。另一方面， 吸聲材料和結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散入射吸聲系數(shù)的測量、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲測量、 聲源聲功率測量等項目都需要進(jìn)行混響時間

2、的測量?；祉憰r間測量國內(nèi)外一般都采用專用的直讀式混響計，測量0.310 秒的混響時間。這里我們采用一般常用的測試方法，即聲級計多次測量計算取平均值。通過實驗操作，要求同學(xué)們了解測試儀器的組成，測試方法和結(jié)果的整理。三、實驗原理1、混響時間T60 的定義室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)，生源停止發(fā)聲后，房間內(nèi)聲能密度衰減60dB( 即為百萬分之一) 時所經(jīng)歷的時間（秒） 。房間混響時間的測量就是根據(jù)這一定義，通過測量聲場中聲壓級的衰減曲線求出混響時間的。由于實測中難以得到高于室內(nèi)本底噪聲60dB 的聲壓級，且從實測中發(fā)現(xiàn)，衰減曲線的初始階段的聲場是擴(kuò)散的，故常取衰減曲線以其聲壓級535dB 一段為準(zhǔn)，因此測量時

3、穩(wěn)態(tài)聲壓級必須高于本底噪聲40dB 以上，最后根據(jù)曲線斜率，由電平記錄儀的紙速即可算出混響時間。要求每個中心頻率測量三次。2、實驗方框圖廳堂混響時間測量的常用儀器分為聲源裝置和接收裝置兩大部分， 儀器組成及布置方框圖見下圖?；祉憰r間測量方框圖3、混響時間測量實驗裝置精選文檔（ 1）聲源裝置：由訊號源、功率放大器和輸出聲源訊號的揚(yáng)聲器組成。常用的聲源有白噪聲、轉(zhuǎn)音和脈沖聲。功率放大器的作用是將訊號聲源作功率放大，使揚(yáng)聲器能輸出一定功率的輻射聲能，以便在測試室內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定聲場，要求有足夠大的放大功率。測量用的揚(yáng)聲器系統(tǒng)應(yīng)是無指向性的，功率放大器和揚(yáng)聲器的頻響特性在20Hz20KHz內(nèi)平直。（2）接收

4、部分：由傳聲器、測量放大器或聲級計帶通濾波器和電子記錄儀等組成。傳聲器的作用是將聲學(xué)物理量轉(zhuǎn)化成電學(xué)物理量，測量中常用的是電容傳聲器，它具有靈敏度高、頻率響應(yīng)平直、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。4、混響時間測量過程（ 1）聲源的布置：為了激發(fā)所有的低頻簡正振動方式，揚(yáng)聲器應(yīng)放在墻角處。因為該出所有的簡正振動方式均為極大。 揚(yáng)聲器要求在使用頻段內(nèi)頻響較平直。 一般不宜采用號筒式或聲柱。常用兩只揚(yáng)聲器置于兩角并朝房間的主對角線方向。（ 2）傳聲器的位置：對于聲場是完全擴(kuò)散的，測點(diǎn)位置將與衰變曲線無關(guān)，因此測量點(diǎn)應(yīng)保證在混響聲場內(nèi)進(jìn)行，一般傳聲器位置應(yīng)離開聲源1.5 米以外，離開反射地面1 米以外，高度 1.5

5、米在實際聲場中一般選擇若干測點(diǎn)（三點(diǎn)以上）進(jìn)行測量，然后取其平均值。（3）測量步驟：按下電源開關(guān)按下“暫停/ 繼續(xù)測量”鍵，使無方向性聲源在房間內(nèi)發(fā)聲待聲源停止發(fā)聲且混響聲音完全消失后，按下“回調(diào)數(shù)據(jù)” 鍵，依次讀出125Hz、250Hz、500Hz、 1000Hz、 2000Hz、 4000Hz 六個中心頻率的混響時間。四、測量方法和原始數(shù)據(jù)實驗中在三個測點(diǎn)、分別測量三次，讀出的各中心頻率的混響時間如下表所示。測點(diǎn) 1次數(shù)125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz頻率11.301.001.201.301.391.1021.320.991.221.351.381.103

6、1.311.051.211.341.401.13平均值1.311.021.211.331.391.11測點(diǎn) 2次數(shù)125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz頻率14.111.121.231.271.351.1224.121.141.221.271.401.0834.161.131.241.291.301.10平均值4.131.131.231.281.351.102精選文檔測點(diǎn) 3次數(shù)125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz頻率12.701.101.441.281.401.1522.691.101.421.271.421.1232.711.101

7、.431.291.441.18平均值2.701.101.431.281.421.15五、數(shù)據(jù)整理與分析將測點(diǎn)在每一頻率的混響時間平均值匯總，再求平均值，得到如下表所示的結(jié)果。測點(diǎn)125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz頻率11.311.021.211.331.391.1124.131.131.231.281.351.1032.701.101.431.281.421.15平均值2.711.081.291.301.391.12根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，繪制該房間的混響時間頻率曲線如下圖所示。結(jié)果分析：橫向比較上面的統(tǒng)計表并結(jié)合統(tǒng)計圖可知，由低頻至高頻， 該房間的混響時間先減小后增

8、大再減小， 在 125Hz 附近有最大值， 在 250Hz 附近有最小值， 總體波動范圍為1.08-2,71s?？v向比較上面的統(tǒng)計表可知， 對低頻音的混響時間測量誤差較大， 對高頻音的混響時間測量誤差較小， 這是由于低頻音比高頻音更難消退， 因此在房間內(nèi)的不同位置發(fā)聲后， 混響時間不盡相同且波動幅度更大。六、誤差分析1、儀器校準(zhǔn)誤差儀器在使用前沒有校準(zhǔn)而帶來實驗測量誤差。校準(zhǔn)聲級計是測量前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此在使用前要仔細(xì)校準(zhǔn)儀器。聲級計的極化電壓和內(nèi)部電校準(zhǔn)信號的變化引起的測量誤差，使用前應(yīng)用聲級校準(zhǔn)器等進(jìn)行聲學(xué)校準(zhǔn)，保證儀器靈敏度，較少因此而產(chǎn)生的測量誤差。2、未達(dá)到擴(kuò)散聲場條件3精選文檔混響

9、理論將復(fù)雜的室內(nèi)聲場處理得十分簡單。其前提條件是:聲場是一個完整的空間；聲場是完全擴(kuò)散的。 但是在實際的聲場中， 經(jīng)常不能滿足上述假定， 聲音的衰減曲線也有不呈直線，混響時間難于以一個單值加以表示的情況。我們的實驗地點(diǎn)，即南四樓物理試驗室房間空間有限，且房間內(nèi)部的門窗洞口未做防護(hù)措施， 加之小空間中擺置較多家具儀器等，不排除大型反射物等因素干擾，因此實驗房間不能滿足擴(kuò)散聲場的條件，但混響時間計算方式未因此而做相應(yīng)修正，所以產(chǎn)生了一定的誤差值。3、背景噪聲干擾表格里面的數(shù)據(jù)存在誤差，也因為測試空間的背景噪聲干擾所導(dǎo)致的。4、其他影響的環(huán)境條件影響在測點(diǎn)房間內(nèi)附近測量時可能會受到電場、磁場、振動、

10、溫度、濕度、氣流等影響。若聲音感應(yīng)器使用延長線時，很容易受到電場及磁場的影響。上述的影響如果較大時，聲音感應(yīng)器、 噪音計等測定器之電子電路、指示計等都會直接受到影響，造成誤差，故需做防振動或防電磁場的措施以保證實驗數(shù)據(jù)的精確性。七、實驗心得與體會1、通過本學(xué)期建筑物理聲學(xué)的學(xué)習(xí)和混響時間的測量實驗，我們了解了混響時間是目前評價廳堂音質(zhì)的一個重要指標(biāo)，各種不同功能的房間有不同的混響時間。因此， 在進(jìn)行相關(guān)的建筑設(shè)計時，例如音樂廳、影劇院、 播音室等空間， 要通過測量其混響時間來鑒定該空間的音質(zhì)質(zhì)量，力求創(chuàng)造高音質(zhì)的空間。2、通過本次實驗，我們了解了混響時間T60 的定義。它是指室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)，生源停止發(fā)聲后， 房間內(nèi)聲能密度衰減 60dB（即為百萬分之一） 時所經(jīng)歷的時間 （秒）。根據(jù)這個定義，我們可以通過測量聲場中聲壓級的衰減曲線求出混響時間。3、在混響時間測量實驗中，我們四個小組