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声学实验室
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进行声学研究和环境声学研究的实验场所
- 声学实验室
- Acoustic laboratory
- 一般采用双层墙结构
- 砖墙抹灰
目录
人造的、理想的、特殊的声学环境，是进行声学研究和环境声学研究的实验场所。许多环境声学方面的工作，如噪声源测量，气流噪声的研究，听力测定、护耳器的测量，测量仪器的校准，以及吸声材料和隔声结构的研究等都可以在这种实验室中进行。声学实验室通常包括混响室、隔声室和消声室。它具有良好的隔声和隔振性能，并附有控制室，用来放置测试仪器和控制指示设备。
隔振和隔声实验室的隔振一般采用质量弹簧系统，即把实验室建成独立的混凝土房间，放在弹簧基础上。房间质量与弹簧组成的系统的共振频率要大大低于实验室内进行测试所用的最低频率，其比值通常为1/20，使外界的振动不会影响室内的测试工作。
实验室的隔声一般采用双层墙结构。通常外墙是砖墙抹灰，可提高隔声值 6分贝以上。内墙是混凝土结构，无窗，门用特制隔声门，周围作成准确的碰头缝，敷以呢绒,以保证严密无缝；或在门边框上嵌装橡胶气垫,以便充气密封。还可采用双层门，以保证隔声效果。
混响室混响室的吸声本领极低，室内声音经过多次反射形成声能分布均匀的房间，为声学研究提供扩散声场（见声场）的环境。混响室用于测定材料的吸声系数、扬声器和噪声源的声功率、机器及其部件的耐噪声性能；并用于研究空气、水蒸汽和云雾的吸声特性，以及语言清晰度等。 混响室的设计要求：①尽量加长空室的混响时间；②保证室内的声扩散状态。房间的混响时间是：
为边界吸声层的声压反射系数;r是声源和接收点间的距离；d1～d6 是六个反射声的传播距离；δ的单位为分贝。消声结构是多种多样的，应用最广泛的是尖劈结构。低频时,尖劈的吸声系数随入射波的波长的增加而减小,当波长大于4倍尖劈长度时，吸声系数急速减小。规定正入射吸声系数达99%的最低频率为截止频率。它与尖劈的材料, 以及尖劈的顶角φ、底宽w、长度l、肩高h有关。常用的尖劈,其长度大约相应于截止频率波长的1/4。低频时，尖劈长度要很长,这在制作上有困难，造价也高。一般在尖劈和墙间留有空隙，形成共振腔，以增加对低频的吸收。 为了对笨重的工业设备和机器结构进行声学测量，较广泛地采用半消声室。半消声室的地板由混凝土或水磨石构成，四壁和天花板覆以吸声结构。例如法国马赛力学和声学实验室不久以前建造的消声室即为半消声室。它的容积可以改变,以适应不同声状态的测量。室内容积为5.5×3.5×3.2立方米或8.5×6.5×3.2立方米。
马大猷教授利用镜面概念，建造了一个“卦限消声室”。在这个消声室（容积为4×4×4立方米）中,只在两邻壁和天花板做尖劈处理，另外两壁和地板分别用瓷砖和水磨石铺面,形成良好的声反射面,即“三面镜子”，使较小空间获得较大空间效果。此消声室在结构上等于一个8×8×8立方米的常规消声室的八分之一,因而取名为卦限消声室。
在卦限消声室中，只要声源或接收器中有一个正好在三面镜子的交点上，声传播情况和常规消声室内相同，在测试中不受反射的影响。实际上，因点源不能制造得理想那么小，换能器正好放在交点上是不易做到的。但只要这个点到反射面的距离小于1/20波长，因反射而产生的误差就不超过 5%。卦限消声室的明显优点是构造简单，造价低廉和使用方便；缺点是测试频率有高限。用平方反比定律鉴定卦限消声室内实现自由声场程度时，特性是良好的。测试中证明保证三个镜面的平滑是卦限消声室中最重要的条件之一。
马大猷著：《声学实验室的设计和使用》，《科学通报》，1964年4月号，295～305。
E. Meyer, ed., Technical AspectofSound Ⅲ,Elsevier,Amsterdam,1964.