吸聲測量
正文
吸聲測量的測量頻率範圍一般為 100～4000赫，有特殊要求時可以擴大到50～8000赫。在測量頻率範圍內，其頻頻寬度為1/3倍頻帶或倍頻帶。吸聲測量有三種方法：駐波管法、混響室法和穩態聲源法。駐波管法 當平面波在管中前進並受到端部壁面反射時,會產生一反射的平面波,其方向與入射波相反。此時在管中會形成駐波，駐波有固定的波節和波腹。波節處的聲壓為極小值，波腹處的聲壓為極大值。當反射壁面為剛性壁面時，波節處和波腹處的聲壓差值最大。反射壁面吸收聲能的能力愈大，則反射波的聲能愈小，形成的聲壓差值也就愈小。
駐波的波節和波腹之間的距離為λ/4，λ為所測的波長。駐波管要有堅硬而光滑的內表面，通常用黃銅管或大理石板製成。為了在管中形成平面波，在設計和製作駐波管時，應使管徑同最高測試頻率所對應的波長相適應，就是使管徑D大於或等於λ/2,λ為最高測試頻率對應的波長；同時，為了能測量最低頻率的聲壓極大值和極小值，應使管長l大於λ/4,λ為最低頻率對應的波長。測量頻率為100～2000赫時，管徑D為10厘米，管長l為120厘米；超過2000赫時,則用D=3厘米、l=50厘米的銅管。當測量消聲尖劈時，測試頻率為50～400赫,駐波管套用截面為20×20厘米2、長度為2～3米的大理石管。
圖為駐波管示意圖。圖中的 1為管體；2為直徑 20厘米的揚聲器，由正弦信號發生器激發，在管中產生平面聲波；3為安裝試件的剛性壁；4為傳聲器，為了防止外界噪聲的干擾，將傳聲器設在一個隔聲較好的小車內,在其前部裝有探管5。小車移動時，可以從頻譜儀（或頻率分析儀）表頭上讀出最大值和最小值。一般頻譜儀表頭上有吸聲係數α的刻度，可直接讀出α值。 測量時，先將試件安裝蓋（即剛性壁）固定在駐波管上,用油泥密封好，測量空管各個頻率的本底吸收,此值應小於5％。然後安裝被測試件,也用油泥密封。移動小車找出極大值（常在試件表面附近）；並將頻譜儀表頭指針調至滿刻度（即100％）,再移動小車找出極小值；此時表上的讀數就是試件的吸聲係數。通常取三塊同樣試件進行測量，取平均值表示該材料的吸聲係數。駐波管除了用於測量試件的吸聲係數外，還用於測量材料表面的聲阻抗。
混響室法 將試件暴露在一無規入射的擴散聲場中，在聲源突然停止後，測量其混響時間，如已知空室（即未安裝試件時）的混響時間，即可算出試件的吸聲係數αT。
混響室的體積由下式決定：
V≥4λ3式中V 為混響室的體積（米3）；λ為測量的最低頻率所對應的波長（米）。通常V ≈200米3。混響室的長、寬、高之比應成調和級數,而lmax≤1.9V1/3。其混響時間應滿足下表的要求：
125～500赫 1000赫 2000赫 4000赫
>5秒>4.5秒 >3.5秒 >2.0秒
為了獲得較好的擴散聲場，應在混響室內布置擴散體、擴散板或足夠大的轉帆。實驗證明，擴散板總面積如等於地面面積50％以上，即能滿足使用要求。轉帆面積一般為10平方米左右，每分鐘鏇轉2～10轉。
測量混響時間所用的信號源是多種多樣的，有囀聲、白噪聲、粉紅噪聲。在劇場測量混響時間時，有時用發令槍、鞭炮或者交響樂隊。通常以粉紅噪聲加1/3倍頻帶或倍頻帶濾波器做聲源。在信號源和濾波器之間加一開關，作為切斷信號之用。如功率放大器質量不高，揚聲器會在切斷信號後仍發出交流聲，影響測量。因此，最好在功率放大器和揚聲器之間加接開關，用短路揚聲器的方法切斷聲源；但在這種情況下應加一假負載，以防止燒毀功率放大器。
接收器應使用頻響較好的電容傳聲器，經頻譜儀選頻放大後的信號輸給級記錄儀，用10或30毫米每秒的記錄紙速將混響衰變曲線記錄下來。測試規範要求每個頻帶要有三個以上的測點，每個測點要記錄三條以上合格的衰變曲線：曲線衰變數要在30分貝以上，曲線不能是折線或弧線。在測量時，要選擇合適的紙速，使衰變曲線與底線的夾角在45°左右。將每個頻帶的合格衰變曲線用計算圓盤量出其混響時間，取其平均值，即為該頻率的混響時間。現在有測量混響的專用設備，可直接測出混響時間。
在混響室中測量時，聲源應放在牆角處，其聲功率應足夠大；傳聲器位置應符合測試規範要求。通常，將試件放在地面上，長寬應符合一定比例,即1:0.7。試件面積約10米2。如果試件為空間吸聲體時,則應將其懸掛在天花板上。測量時，應同時測量空室（未放試件）和滿室（已放試件）的混響時間。對於空氣吸收的影響可以忽略，或者進行修正（在高頻）。
混響室法測量的吸聲係數按下式計算：
穩態聲源法 此法系利用一穩態的標準聲功率源作為測試聲源，進行聲壓級精密測量。此法對聲級計的精度要求很高，因此，只有在不能使用上述兩種方法的情況下，特別是不能形成擴散聲場的有強吸收的房間或廳堂才使用。用此法測量時，聲源應放在遠離材料表面的地方。聲壓級的測點和聲源的距離不能過遠或過近，一般為1～2米。精密聲級計必須配有倍頻帶或1/3倍頻帶濾波器，以便測試所需要的頻帶。測量一次後，聲源應改變一下位置或方向，重測一次，取兩次的平均值。室內總吸收量由下式決定：
總的來說，駐波管法測試便捷，不需要特殊的實驗室和大面積的吸聲材料，便於多種材料的比較。要選取其中較佳的幾種，再進行混響室法測量。混響室法是在無規入射聲場中進行的,比駐波管法更符合實際情況,而且對任何類型的材料或結構都可以測試。而駐波管法只能測試多孔材料、穿孔板結構或微穿孔板結構。穩態聲源法則適於測定非擴散情況下的室內吸收。因此，在選用吸聲係數時應注意使用條件和測試條件儘量一致。
