你了解聲學(xué)測試室嗎？
測試室是輔助進行聲學(xué)測量的特殊環(huán)境。主要有兩個目的：
創(chuàng)建聲音功率與聲壓之間關(guān)系已知的環(huán)境。
為了降低或消除噪聲干擾，其中包括環(huán)境噪聲、輔助設(shè)備、機械設(shè)備、汽車、卡車、飛機和軌道交通和其他設(shè)備所帶來的噪聲等等。
聲音功率測量需要如下的聲學(xué)測試室和環(huán)境：
精確級別：消聲室、半消聲室和共響室
工程級別：半消聲室和自由場室
調(diào)查級別：自由場室和自然環(huán)境
聲音強度測量要求自由場室和自然環(huán)境。
聲音質(zhì)量測量要求自由場室和自然環(huán)境。
基本概念
聲壓等級隨著距離聲源的距離和方向而變化。部分變化是聲源導(dǎo)致的，也可能是測試環(huán)境導(dǎo)致的。一個好的測試環(huán)境用戶可以區(qū)分這些變化。
下圖展示了聲音場相關(guān)的五個領(lǐng)域：
近場：靠近聲源附件的區(qū)域，聲壓在平均值附近波動。在近場范圍內(nèi)，距離聲源不同位置的聲波由于相位不同，通過干擾互相增強或削弱。因此，近場深度是聲源幾何形狀、測量位置和聲音波長的函數(shù)。
遠場：遠離聲源的區(qū)域，聲壓隨著距離增加逐漸減弱。在遠場范圍內(nèi)，距離聲源不同點的聲波是同相位的。遠場在近場結(jié)束的地方開始。
直接場：聲音能量主要來源于聲源直線傳播而不通過反射的區(qū)域。
共響場：聲音能量主要來源于聲源通過反射(至少一次)的區(qū)域。在反射次數(shù)有限的統(tǒng)計限制下，共響場逐漸達到散射場的條件。
環(huán)境噪聲區(qū)域：聲音能量并非來源于聲源而主要來源于與測試無關(guān)的區(qū)域。
高環(huán)境噪聲測試室的聲場
1. 消聲室
消聲室是高精度級別的聲功率測試所需的，例如ANSI S12.35和ISO 3745。這樣的測試室包含高透射損失的外部封套(通常用混凝土或模塊化鋼板構(gòu)造)，它的天花板、地板和墻壁帶有消聲的內(nèi)部楔子。通常為了可以在楔子上行走，還使用張力電纜地板。
消音楔子是設(shè)計用于對高于設(shè)計節(jié)制頻率的所有頻率，提供高于0.99的吸收系數(shù)。經(jīng)過這樣楔子的反射，強度將衰減20 dB或以上。消音楔子的長度通常是截止頻率處波長的四分之一。例如，100 Hz截止頻率的楔子通常約為36英寸長。高效消音楔子的設(shè)計和制造是非常復(fù)雜的任務(wù)，須由聲學(xué)室設(shè)計者完成。
由于在消音室中缺少反射，室內(nèi)為直接場。聲壓級別和聲音功率等級之間的關(guān)系為簡單的反平方傳播法則：
其中LPi是第i個麥克風(fēng)處的聲壓等級，LW是聲音功率級別，r是從聲源到接收點以米為單位的距離，DIi是聲源在第i個麥克風(fēng)方向的直接索引。
設(shè)計良好并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上至少等于外殼組件的聲音傳播損失。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：
被測設(shè)備的每個麥克風(fēng)位置的聲強等級應(yīng)該比背景聲壓等級高10 dB或更多。
驗證
在這樣的性能級別下，任何聲音反射表面都會影響環(huán)境的性能。盡管許多反射都被有效抑止了，一部分仍然存在。因此，規(guī)范標準要求完成驗證測試，其中包括一系列偏離測試，找出聲音傳播在一定程度上沒有遵照上述等式的區(qū)域。
測量表面
使用球形麥克風(fēng)陣列要求在消聲室內(nèi)至少有20個麥克風(fēng)位置。球形表面的半徑要求不小于被測設(shè)備長度尺寸特性的兩倍。在一些條件下，需要多達40個麥克風(fēng)位置。
可以允許在麥克風(fēng)和楔子尖之間有四分之一波長，盡管在一些情況下(例如在寬帶噪聲源環(huán)境下)，可能要用靠近楔子尖位置的麥克風(fēng)對房間進行驗證。
消音室的優(yōu)點和缺點
優(yōu)點：保存聲源的方向信息
優(yōu)點：保存聲音的時間歷史
優(yōu)點：高級別的測量精度
缺點：需要大型、相對昂貴、精確驗證的房間，對于小型聲源需要20英尺的立方體(用于測試100 Hz)，如果要測量更大的聲源，則測試頻率需降低。缺點：需要大量麥克風(fēng)位置。如果實驗室吞吐量是重要的，則需要考慮多通道的同步采集。
行業(yè)標準：ANSI S12.35、ISO 3745。
2. 半消音室
消音室用于高精確級別的聲功率測量，例如ANSI S12.35和ISO 3745，以及工程等級的聲功率測量，例如ANSI S12.34和ISO 3744。許多測試代碼要求使用半消音室(例如用于計算機、ECMA 74、ISO 7779和ANSI S12.10)。這樣的測試室包含高傳輸損失的外殼，它內(nèi)部的天花板和墻壁帶有消音楔子裝飾。地面特意設(shè)計為高反射性，吸收系數(shù)為0.06或更小，通常用混凝土建造。
由于消音室欠缺反射，室內(nèi)充滿直接聲場，當聲源安裝在反射平面時，聲壓等級和聲音功率等級之間的關(guān)系為方向為2的反平方法則傳輸關(guān)系：
其中LPi是第i個麥克風(fēng)的聲壓等級，LW是聲音功率等級，r是從聲源到接收點以米表示的距離，DIi是聲源方向第i個麥克風(fēng)的方向索引。當聲源高度高于反射平面較大時(約為波長的十分之一)，這個關(guān)系不再成立：直接聲波和反射聲波的相位必須進行調(diào)整。
出于實際的原因，在被測設(shè)備較大或較重時，通常傾向于使用半消聲室。
良好設(shè)計并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上至少等于外殼組件的聲音傳播損失。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：
如果使用過大或過多的穿透深度，或是如果穿透沒有為噪聲控制進行合適的設(shè)置，測試室外殼隔離可能受到負面影響。迂回傳播也可能會將過多的聲音能量帶到測試室內(nèi)。
