建筑聲學實驗報告--廳堂混響時間測量 (1)

1、ACHITECHTURE AND URBAN design 建筑聲學實驗報告廳堂混響時間測量 2009-10-10一、 實驗目的與要求：混響時間是用于評價廳堂音質(zhì)的一個重要的指標，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，混響時間是主要手段?；祉憰r間國外一般采用專用的直讀式混響計，測量0.3-10秒的混響時間。希望通過實驗能使我們了解測試儀器的組成、測試方法和結(jié)果的整理。實驗的意義：指導我們今后的對音質(zhì)有要求的空間的設(shè)計。因為不同的房間對音質(zhì)的要求不同，混響時間也就不同。如果房間的混響

2、時間過長，會導致聽音的清晰度下降。但混響時間過短，就會影響聲音的豐滿度。二、實驗原理與要求混響時間的測試是根據(jù)混響時間的定義，（室內(nèi)聲場達到穩(wěn)定，聲源停止發(fā)聲后，殘余聲能在室內(nèi)往復反射，經(jīng)表面材料吸收，室內(nèi)平均聲能密度下降為原有數(shù)值的百分之一所需要的時間，或者說聲音衰減60dB所經(jīng)歷的時間。）通過測量聲場中生壓的衰減曲線求出混響時間。由于實測中難以得到高于室本底噪聲60dB的聲壓級，故常取衰減曲線以其聲壓級5-35dB一段為準，。 每個點中心頻率測量三次。三、實驗裝置與方框圖廳堂混響時間測量常用儀器設(shè)備分為聲源裝置和接受裝置兩大部分。儀器組成及布置方框圖如下。 聲源裝置：由訊號源、功率放大器和

3、輸出聲源訊號的揚聲器組成。接收裝置：由傳聲部器、測量放大器或聲級計帶濾波器和電平記錄儀組成。我們這次實驗用的是丹麥的直讀式混響計，主要包括揚聲器、傳聲器、濾波器、信號發(fā)生器。由丹麥生產(chǎn)，所用頻程為1/3倍頻程。操作簡單，方便快捷。四、 實驗方法與步驟1、聲源的布置：我們把揚聲器放在報告廳前臺右上角。2、傳聲器的位置：我們在報告聽里選擇了六個不同的位置，離開聲源1.5米以外，高度為1.5米，進行測量，每個位置測量三次，然后取其平均值。具體報告廳平面圖如圖13、測量方法:聲源平面位置（1）將電平記錄儀電源開關(guān)置“開”、將輸入衰減器置0db、低頻響應(yīng)置“20hz三記錄速度置“315mm/s”、整流響

4、應(yīng)置“有效置”、按下“100mv”校準電壓開按鈕，調(diào)節(jié)輸入電位器使筆位于20db線處。（2）將濾波器的頻率選擇在測試的倍頻率的中心頻率上，依據(jù)125HZ,250HZ,500HZ,1000HZ,2000HZ,4000HZ,6300HZ七個中心頻率。（3）按下開始，儀器將自動讀數(shù)。（4）將儀器自動讀取的數(shù)據(jù)依次記錄下來。（5）實驗結(jié)束后，關(guān)上各儀器的電源開關(guān)，拔下電源插頭。五、 平面示意實驗地點： （南四實驗室）測量的空間示意如圖所示。所測實驗室空間為夾層空間，有一2m左右的梯段上二層?？臻g中包括一個占所測實驗室一半面積的半球形的模擬天光的天穹和幾個實驗儀器。有1個窗，四扇木門。說明： 本次實驗用

5、的是 直讀式混響計。我們進行了三次測量聲源立面位置，每次測量揚聲器都響三下，時間間隔為2s，儀器自動計算這三聲所產(chǎn)生的混響時間平均值，即讀取的結(jié)果， 然后再將三次測量結(jié)果平均即為下面的平均值所以實際是測了9次。六、 剖面示意(比例不太準確)實驗數(shù)據(jù)整理及分析1、 數(shù)據(jù)整理： 120HZ160HZ200HZ250HZ315HZ400HZ500HZ630HZ第一次測0.380.710.961.051.21.371.471.5第二次測0.40.540.630.891.121.281.511.5第三次測0.440.950.690.971.211.341.31.56三次平均0.410.730.760.9

6、71.181.331.431.52800HZ1000HZ1250HZ1600HZ2000HZ2500HZ3150HZ第一次測 1.341.421.511.411.441.331.19第二次測1.591.471.521.511.51.391.28第三次測1.571.491.41.41.481.41.29三次平均 1.50 1.46 1.48 1.44 1.47 1.37 1.25 2、統(tǒng)計圖表：由下面四個圖表1-4知： 低頻和高頻混響時間低于中頻；中頻變化平緩；低頻區(qū)段，隨著頻率增長，混響時間變長，高頻區(qū)段則相反。各圖表的分析如下圖表1由圖表1知中頻段混響時間在1.4s附近出現(xiàn)類似正弦曲線的變化

7、圖表2圖表2比較圖表1和2知：低頻段混響時間曲線為下凸，而圖1為上凸，兩次測量的變化情況不同，可能由于外邊環(huán)境噪音的影響（當時測試時，測量間外有很多學生，噪音大）圖表3由圖3知：在160hz出現(xiàn)了一個突變點。 應(yīng)該還是由于外界環(huán)境噪聲的影響所造成的。而且折線變化比前兩次大，說明本次環(huán)境影響大（測量間外人變多，聲音更嘈雜）由圖表4的混響時間的平均值變化知，除了頻率160hz的混響時間不正常外，其他測量值均可反映所測房間的音質(zhì)特性。圖表42、 綜合分析1）由混響時間的定義知，混響時間即為某一頻率聲源發(fā)生后經(jīng)過各表面的反射和吸收后衰減一定量的聲能密度所用時間。由測量數(shù)據(jù)可知，同一個空間，不同頻率的聲

8、音的混響時間不同，說明不同頻率的聲音在聲源停止發(fā)聲后，聲音衰減所經(jīng)歷的時間不同，表明不同頻率聲音在這空間中的反射和吸收的情況不同。2）所測的實驗室，低頻混響時間均小于中頻，高頻混響時間略低于中頻，這一特性符合語音清晰度高的空間的要求。一般對于主要用于音樂演出的的大廳，為了使音質(zhì)更加豐滿、渾厚，應(yīng)該使低頻（125、250HZ）的混響時間為中頻（500、1000HZ）的1.2-1.3倍。最多不超過1.5倍；而高頻（2000，4000HZ）的混響時間應(yīng)與中頻的相等。實際工程中，很難達到上述要求。故允許高頻混響時間略低于中頻。對于主要用于語音的廳堂，尤其是播音室，為了提高語音清晰度，低頻混響時間應(yīng)不高

9、于中頻，一般認為混響時間頻率特性曲線以保持平直為好。3）實驗室500HZ的聲音的混響時間為1.43s(通常以此頻率為標準來推薦不同廳堂的最佳混響時間。而這點則說明所測的實驗室空間又比較符合聽音樂為主的房間的混響時間要求。一般來講，對以語言聲為主的房間，如教室、演講廳、話劇院，混響時間不可過長，以1s左右為宜，而對聽音樂為主的房間，就如音樂廳等，則希望混響時間稍長些，如1.5s2.0s。 綜合2)和3),我們所測的實驗室的音質(zhì)效果應(yīng)該是介于比較適合播音和比較適合聽音樂兩者之間，也就是，里邊說話，聽起來不是特清晰，也不是很模糊。七、 所測空間混響時間影響因素分析出現(xiàn)上述結(jié)果的原因肯定跟所測實驗室的

10、空間特性有關(guān)，下面我們就根據(jù)實驗的結(jié)果嘗試分析一下由賽賓公式：混響時間T60=K*V/A （K-常數(shù)，一般取1.61；V-房間容積；A-室內(nèi)總吸聲量，與房間平均吸聲系數(shù)成正比，而又與各表面材料的吸聲系數(shù)有關(guān)）知，混響時間與房間容積，房間各表面所使用的材料和室內(nèi)的陳設(shè)等因素有關(guān)。我們所測的實驗室空間：1、 容積小，由賽賓公式，其他因素不變，混響時間也小。這也許是低頻混響時間低，比中頻混響時間低的主要原因之一。2、 表面材料，地面為木地板，墻面和頂部為白色涂料，門為木門，梯段為木質(zhì)，天穹的表面材料為塑料類，窗為鐵窗框。不同材料的吸聲系數(shù)不同，不同頻率的聲音遇相同的材料的吸收情況和反射情況也可能不相同。所以出現(xiàn)不同頻率的混響時間不同。3、 實驗室空間特性和陳設(shè)：由前面所示的剖面圖可看出，我們所測的實驗室空間有一夾層，面積為一層的一半左右?？臻g中的陳設(shè)有一些實驗儀器，但我覺得影響最大的是那半球型模擬均勻天光的天穹。其內(nèi)表面對聲音的反射能力很強 ，能產(chǎn)生多次回聲。外表面性質(zhì)則相反，我想這些也是決定該空間混響特性的主要因素之一。要改善所測實驗室的音質(zhì)，可以采取如下處理：加大室內(nèi)響度，以滿足語言和音樂的要求，在頂棚面加設(shè)置反聲材料，如反射板，來增加內(nèi)的響度使之可以提