物理声学实验报告

1、实验一 混响时间的测量1、 基本情况1、 实验时间：2015年11月16日9:00-9:302、 实验地点：3、 实验仪器： 设备：精密噪声分析仪4、 实验人员： 执笔： 测量： 数据整理： 分析：2、 实验目的混响时间测量是建筑声学中最经常的测量。一方面，混响时间是目前用于评价厅堂音质的一个重要指标，对于各种用途不同的房间对应有不同的混响时间，因此在厅堂音质设计中混响时间设计是重要的一个方面，对于音乐厅、影剧院、播音室、多功能厅、会议厅等鉴定其音质质量，混响时间测量则是最主要的手段之一。另一方面，吸声材料和结构的扩散入射吸声系数的测量、围护结构的隔声测量、声源声功率测量等项目都需要进行混响时

2、间的测量。混响时间测量国内外一般都采用专用的直读式混响计，测量0.310秒的混响时间。这里我们采用一般常用的测试方法，即声级计多次测量计算取平均值。通过实验操作，要求同学们了解测试仪器的组成，测试方法和结果的整理。3、 实验原理1、 混响时间T60的定义 室内声场达到稳态，生源停止发声后，房间内声能密度衰减60dB(即为百万分之一)时所经历的时间（秒）。房间混响时间的测量就是根据这一定义，通过测量声场中声压级的衰减曲线求出混响时间的。由于实测中难以得到高于室内本底噪声60dB的声压级，且从实测中发现，衰减曲线的初始阶段的声场是扩散的，故常取衰减曲线以其声压级535dB一段为准，因此测量时稳态声

3、压级必须高于本底噪声40dB以上，最后根据曲线斜率，由电平记录仪的纸速即可算出混响时间。要求每个中心频率测量三次。2、实验方框图厅堂混响时间测量的常用仪器分为声源装置和接收装置两大部分，仪器组成及布置方框图见下图。混响时间测量方框图3、混响时间测量实验装置（1）声源装置：由讯号源、功率放大器和输出声源讯号的扬声器组成。常用的声源有白噪声、转音和脉冲声。功率放大器的作用是将讯号声源作功率放大，使扬声器能输出一定功率的辐射声能，以便在测试室内产生稳定声场，要求有足够大的放大功率。测量用的扬声器系统应是无指向性的，功率放大器和扬声器的频响特性在20Hz20KHz内平直。（2）接收部分：由传声器、测量

4、放大器或声级计带通滤波器和电子记录仪等组成。传声器的作用是将声学物理量转化成电学物理量，测量中常用的是电容传声器，它具有灵敏度高、频率响应平直、性能稳定的优点。4、混响时间测量过程（1）声源的布置：为了激发所有的低频简正振动方式，扬声器应放在墙角处。因为该出所有的简正振动方式均为极大。扬声器要求在使用频段内频响较平直。一般不宜采用号筒式或声柱。常用两只扬声器置于两角并朝房间的主对角线方向。（2）传声器的位置：对于声场是完全扩散的，测点位置将与衰变曲线无关，因此测量点应保证在混响声场内进行，一般传声器位置应离开声源1.5米以外，离开反射地面1米以外，高度1.5米在实际声场中一般选择若干测点（三点

5、以上）进行测量，然后取其平均值。（3）测量步骤：按下电源开关按下“暂停/继续测量”键，使无方向性声源在房间内发声待声源停止发声且混响声音完全消失后，按下“回调数据”键，依次读出125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz六个中心频率的混响时间。4、 测量方法和原始数据实验中在三个测点、分别测量三次，读出的各中心频率的混响时间如下表所示。测点1次数频率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz11.301.001.201.301.391.1021.320.991.22 1.351.381.1031.311.051.211.341.401.1

6、3平均值1.311.021.211.331.391.11测点2次数频率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz14.111.121.231.271.351.1224.121.141.221.271.401.0834.161.131.241.291.301.10平均值4.131.131.231.281.351.10测点3次数频率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz12.701.101.441.281.401.1522.691.101.421.271.421.1232.711.101.431.291.441.18平均值2.701.101.43

7、1.281.421.155、 数据整理与分析将测点在每一频率的混响时间平均值汇总，再求平均值，得到如下表所示的结果。测点频率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz11.311.021.211.331.391.1124.131.131.231.281.351.1032.701.101.431.281.421.15平均值2.711.081.291.301.391.12根据表格中的数据，绘制该房间的混响时间频率曲线如下图所示。结果分析：横向比较上面的统计表并结合统计图可知，由低频至高频，该房间的混响时间先减小后增大再减小，在125Hz附近有最大值，在250Hz附近有最小值

8、，总体波动范围为1.08-2,71s。纵向比较上面的统计表可知，对低频音的混响时间测量误差较大，对高频音的混响时间测量误差较小，这是由于低频音比高频音更难消退，因此在房间内的不同位置发声后，混响时间不尽相同且波动幅度更大。6、 误差分析1、仪器校准误差 仪器在使用前没有校准而带来实验测量误差。校准声级计是测量前的关键环节，因此在使用前要仔细校准仪器。声级计的极化电压和内部电校准信号的变化引起的测量误差，使用前应用声级校准器等进行声学校准，保证仪器灵敏度，较少因此而产生的测量误差。2、未达到扩散声场条件 混响理论将复杂的室内声场处理得十分简单。其前提条件是:声场是一个完整的空间；声场是完全扩散的

9、。但是在实际的声场中，经常不能满足上述假定，声音的衰减曲线也有不呈直线，混响时间难于以一个单值加以表示的情况。 我们的实验地点，即南四楼物理试验室房间空间有限，且房间内部的门窗洞口未做防护措施，加之小空间中摆置较多家具仪器等，不排除大型反射物等因素干扰，因此实验房间不能满足扩散声场的条件，但混响时间计算方式未因此而做相应修正，所以产生了一定的误差值。3、背景噪声干扰 表格里面的数据存在误差，也因为测试空间的背景噪声干扰所导致的。4、其他影响的环境条件影响 在测点房间内附近测量时可能会受到电场、磁场、振动、温度、湿度、气流等影响。若声音感应器使用延长线时，很容易受到电场及磁场的影响。上述的影响如

10、果较大时，声音感应器、噪音计等测定器之电子电路、指示计等都会直接受到影响，造成误差，故需做防振动或防电磁场的措施以保证实验数据的精确性。 7、 实验心得与体会1、 通过本学期建筑物理声学的学习和混响时间的测量实验，我们了解了混响时间是目前评价厅堂音质的一个重要指标，各种不同功能的房间有不同的混响时间。因此，在进行相关的建筑设计时，例如音乐厅、影剧院、播音室等空间，要通过测量其混响时间来鉴定该空间的音质质量，力求创造高音质的空间。2、 通过本次实验，我们了解了混响时间T60的定义。它是指室内声场达到稳态，生源停止发声后，房间内声能密度衰减60dB（即为百万分之一）时所经历的时间（秒）。根据这个定义，我们可以通过测量声场中声压级的衰减曲线求出混响时间。3、 在混响时间测量实验中，我们四个小组成员