由于實(shí)際需要,自70年代起發(fā)展了一種稱為半消聲室的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室。此半消聲室除要求地面為硬質(zhì)剛性反射面外,其余與消聲室相同。當(dāng)聲源或接收器置于地面上時(shí),聲源和接收器之間只有直達(dá)聲而沒有反射聲,故在地面上的半空間中有同消聲室中那樣的自由場。半消聲室的優(yōu)點(diǎn)是由于地面是硬的,能承受較大的重量,適宜測量如車輛、大型機(jī)器、設(shè)備等的噪聲功率且使用方便,造價(jià)比消聲室低廉;缺點(diǎn)是當(dāng)聲源的等效聲中心或接收器高出地面較多時(shí),聲反射的影響使聲場嚴(yán)重偏離自由場,這種現(xiàn)象在頻率高時(shí)更為顯著,因此半消聲室存在有高頻限。
卦限消聲室是一個(gè)相鄰的三個(gè)面為硬反射面,另三個(gè)面上裝有吸聲尖劈的實(shí)驗(yàn)室。三個(gè)反射面形成三面鏡子,如聲源或接收器置于此三反射面的交點(diǎn)上,則聲源和接收器之間和半消聲室相同,只有直達(dá)聲而沒有反射聲,使在其中形成自由場。由于聲源或接收器只能置于交點(diǎn)上,故在實(shí)際使用中將受到很大限制。
在設(shè)計(jì)消聲室時(shí)應(yīng)注意:
(1)純音信號的測試項(xiàng)目與寬帶噪聲信號的測試項(xiàng)目對界面吸聲系數(shù)的要求有較大差別。
(2)隨之而來的是關(guān)于吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
對于要求吸聲系數(shù)≥0.99的吸聲結(jié)構(gòu),一般采用尖劈形狀。因?yàn)槎嗫仔圆牧系奈暀C(jī)理,是材料內(nèi)部有大量氣流連通的空氣隙,形成細(xì)管甚至毛細(xì)管,當(dāng)聲波傳人時(shí),聲波在細(xì)管中的振動因內(nèi)摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能被吸收。吸聲能力與材料的空隙率(如玻璃棉的空隙率達(dá)96%左右)、流阻及材料的纖維結(jié)構(gòu)有關(guān)。同時(shí).吸聲的頻率特性與材料厚度有關(guān),即吸聲值的下限頻率大約是其厚度相對應(yīng)的1/4波長的頻率。要使低頻吸聲好,就得增加多孔性吸聲材料的厚度。但由于材料的流阻,不能任意增大厚度來延伸低頻吸收,各種多孔性材料都有其有效厚度。
因此,要使高吸聲特性向低頻擴(kuò)展,就把多孔性材料做成尖劈形狀。從尖劈結(jié)構(gòu)的截面來看.是從空氣媒質(zhì)逐漸過渡到多孔性材料,聲阻抗有漸變過程,使聲波能傳人尖劈結(jié)構(gòu)深部并被轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。
當(dāng)然,要設(shè)計(jì)達(dá)到0.99以上的吸聲系數(shù).除與材料本身的參數(shù)有關(guān)外,還與尖劈的形狀(尖劈的角度和劈部與尖部的比例)有關(guān)。尖劈的總長度決定吸聲系數(shù)的頻率(一般稱吸聲系數(shù)大于0.99的頻率為尖劈的截止頻率)。大約為尖劈總長度相應(yīng)為1/4波長的頻率。如果利用尖劈基部與尖劈后空腔深度的共振吸聲結(jié)構(gòu).則截止頻率還可稍向低頻延伸。
在寬帶噪聲信號的測試情況,尤其半消聲室中噪聲源聲功率級的測定,很多情況下就不一定采用尖劈吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。如,在為某企業(yè)設(shè)計(jì)大型電機(jī)的聲功率測定進(jìn)行半消聲室設(shè)計(jì)時(shí),采用三層布幕的多共振吸聲結(jié)構(gòu),在低頻駐波管中試驗(yàn)不同材質(zhì)的防火布,改變與剛性壁的安放距離,獲得100Hz以上吸聲系數(shù)大于0.86的結(jié)果,很節(jié)省地完成了半消聲室的設(shè)計(jì)任務(wù)。
(3)關(guān)于消聲室大小和形狀的考慮。
一般消聲室的建筑造型幾乎不用球狀、柱狀或圓弧面的形狀。因?yàn)槿绻暯Y(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)完全大于0.99,則殼體形狀的影響不大;但在吸聲系數(shù)甚低于0.99的情況,至少在吸聲結(jié)構(gòu)的截止頻率以下,吸聲系數(shù)急遽下降,則大的凹面會產(chǎn)生聚焦的聲缺陷,完全不可能獲得近似的自由聲場。
對于機(jī)器輻射噪聲功率的測試,一般測點(diǎn)都要在設(shè)備的四周空間布置,所以多為設(shè)計(jì)成方形或長方形的半消聲室.其長寬和高度均可估算,即按有關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)所要求的測量距離、測量位置、允許與自由聲場的偏差,來確定邊長及高度的尺寸,當(dāng)然會適當(dāng)留有余地,還要考慮今后可能有的設(shè)備大小。
對于電聲器件的參數(shù)測量,則如果聲源(揚(yáng)聲器)放在消聲室中心.傳聲器沿軸向或平面對角線方向放置(一般測試距離1m,對于大尺寸的音箱及線陣列等揚(yáng)聲器系統(tǒng),需要較大的測試距離),則消聲室尺寸就較大。一般考慮是將聲源與傳聲器測試線的中心設(shè)在消聲室的中心,并且測試線沿平面對角線方向,消聲室的形狀是長方形.這樣安排使消聲室空間為節(jié)省。建成后進(jìn)行自由聲場鑒定時(shí),除聲源放在消聲室中心進(jìn)行測量,得到這種情況下一定偏差(為±ldB,±2dB等)內(nèi)自由聲場的范圍,另外將測試聲源放在將來安放被測揚(yáng)聲器的位置.檢測在(平面對角線方向)多遠(yuǎn)測試距離上,與理想自由聲場的偏差為多大。
聲學(xué)混響室是一個(gè)能在所有邊界上全部反射聲能,并在其中充分?jǐn)U散,使形成各處能量密度均勻、在各傳播方向作無規(guī)分布的擴(kuò)散場的實(shí)驗(yàn)室。
功用
聲學(xué)混響室的功用主要是:測定材料的吸聲系數(shù),空氣中的聲吸收,聲源和機(jī)器、設(shè)備等的聲功率及頻譜,測量某些電聲器件和設(shè)備的效率等聲學(xué)性能以及對靈敏機(jī)件作噪聲疲勞試驗(yàn)等。