消声室

消声室的设计

消声室不仅是声学测试的一个特殊实验室，而且是测试系统的重要组成部分，实际上它也是声学测试设备之一，其声学性能指标直接影响测试的精度。 消声室的主要用途是测试抗噪声送、受话器的灵敏度、频响和方向性等电声性能。这种送、受话器的频率范围要保证语言通信清晰，一般为200-4000Hz左右。下面以一具体案例说明。

根据某消声室用途及原有房间条件，声学设计指标如下:

( 1 )设计的消声室为一间全消声室，并要求设置工作地网。

( 2 )下限频率为150Hz。

( 3 )在水平对角线方向，与理论值允许±1.55dB偏差的自由场范围应大于1m。

( 4 )消声室内的本底噪声不大于30dBA。

(一)隔声和隔振

由于该消声室设在试验大楼底层房间，西侧毗邻楼梯和电梯问，南侧为大楼走道，受噪声干扰较大，尤其是上下楼梯的脚步声和电梯运行时产生的固体声。为了提高消声室对固体声和空气声的隔声效果，采取了与原有建筑完全分离的"房中房"式隔声结构。

(二)浮筑地面

为了隔绝因撞击引起的固体声，采用弹性垫层的浮筑地面进行隔振。其做法是在原地面上铺上一层15cm厚(经压实后为10cm)的玻璃棉保温板作为隔振弹性垫层，在它的上面再做一层厚20cm的钢筋混凝土地板，与外墙留有5cm的问隙，以防止与外墙的刚性连接，隔绝大楼内和户外固体声的传入。

(三)隔墙

在浮筑地面上砌一层厚24cm的砖墙作为内墙，与外墙之间留有20cm的间隙，砌墙砖缝要求砂浆饱满，以防缝隙漏声。

(四)隔声吊顶

考虑到施工和减轻隔声平顶的重量，采用双层钢丝网水泥抹灰，中间留有10cm空气层的隔声平顶，其特点是隔声量高、重量轻。为了使消声室能获得尽量大的有效高度，支承楼板的大梁让其部分向下凸出。

(五)隔声门

消声室门具有隔声和吸声功能，它由隔声门和吸声尖劈门组成，设在与仪器室之间的分隔墙上，安装有两道单开钢质复合结构隔声门以及内壁的吸声扯门。其特点是大大缩小一般推拉式吸声尖劈门所占的空问位置，而且开关也很方便。由于消声室设计采用了短吸声尖劈，长度仅45cm，而门宽为96cm大于墙面尖劈的长度，为此将靠壁面的一组吸声尖劈朝内安装，留空档解决扯门位置。

(六)吸声尖劈

吸声尖劈的设计是保证消声室声场特性和测试下限频率的决定因素。为了尽可能增大有效空间，尖劈长度控制在45cm，后留5cm空。经试验研究吸声失劈尺寸，取基部为40cm×40cm×15cm，劈部长30cm。用3钢丝做骨架，内填容重100kg/m的中粗酚醛玻璃纤维作为尖劈的吸声材料，外有一层玻璃纤维布护套，为了装饰和保护，尖劈外表面还套有一层塑料窗纱。

(七)地网结构

为了测试方便，消声室设有一工作地网。根据消声室的高度，地网设在离地面64cm处。工作地网一方面应有足够的强度和刚度，以保安全;另一方面不允许地网声反射影响声场特性。为此，选用4高强度钢丝，两端分别连在固定于墙圈梁上的花篮螺丝和拉钩上，利用花篮螺丝把钢丝收紧，使地网保持平直，钢丝间距为10cm。

地网在靠墙角处设计有一个1m×1m的人孔，以便安装网下地面上的尖劈，必要时可进入地网以下部空间进行维修。

简介

消声室

anechoic chamber

指一间没有反射的房间。在消声室的墙壁上均铺设得有吸声性能良好的吸声材料。因此，室内便不会有声波的反射。消声室是专门用来测试音箱、喇叭单元等。

消声室所用的吸声材料，要求吸声系数大于0.99。一般使用渐变吸收层，常用尖劈或圆锥结构，以玻璃棉作吸声材料，也有用软泡沫塑料的。例如一个10×10×10m的实验室，每面敷设1m长的吸声尖劈，其低频截止频率可达50Hz。在消声室中进行试验时，被测试的对象或声源等置于中央的尼龙丝网或钢丝网上，由于此类网能承受的重量有限，故只能测试重量轻、体积小的声源等。

由于实际需要，自70年代起发展了一种称为半消声室的声学实验室。此半消声室除要求地面为硬质刚性反射面外，其余与消声室相同。当声源或接收器置于地面上时，声源和接收器之间只有直达声而没有反射声，故在地面上的半空间中有同消声室中那样的自由场。半消声室的优点是由于地面是硬的，能承受较大的重量，适宜测量如车辆、大型机器、设备等的噪声功率且使用方便，造价比消声室低廉;缺点是当声源的等效声中心或接收器高出地面较多时，声反射的影响使声场严重偏离自由场，这种现象在频率高时更为显著，因此半消声室存在有高频限。

卦限消声室是一个相邻的三个面为硬反射面，另三个面上装有吸声尖劈的实验室。三个反射面形成三面镜子，如声源或接收器置于此三反射面的交点上，则声源和接收器之间和半消声室相同，只有直达声而没有反射声，使在其中形成自由场。由于声源或接收器只能置于交点上，故在实际使用中将受到很大限制。

消声室的性能是否符合使用要求，一般用检定自由场的方法来检验，即点声源在其中产生的声压应与到声源的距离成反比，实测声场与理想自由场的偏差，是用以衡量消声室性能优劣的主要指标。在一般的声学测试中，要求此偏差不大于±1dB;对于传声器校准,则要求在校准距离附近此偏差不大于±0.1dB。

消声室除了应满足自由场的要求外，还要求有较低的本底噪声。故在消声室与基础之间，还需采取一定的隔振措施。

对于第一次进入消声室的人来说，在这里面实在是太不习惯了，和外界的听觉感触完全不一样，击掌说话没有任何回声，走动时衣裤摩擦的声音却前所未有的清晰，在不说不动的情况下这里安静的似乎能听到自己血液流淌的声音。在这种极度安静的环境下，第一次接触消声室的人都会马上感觉到孤独和轻微的恐惧。

消声室的校准原先只在国家标准GB6882或ISO3745《声学-噪声源声功率级的测定-消声室和半消声室精密法》中的附录A规定了测试声场地校准程序。2006年发布了JJF1147-2006《消声室和半消声室声学特性校准规范》详细地规定了消声室和半消声室声学特性地确定和评价。

消声室主要技术指标有两项:①自由声场的频率范围和空间范围;②本底噪声。

本底噪声地测量相对比较简单，一般是在消声室或半消声室内选择3 ~5个测点，依次测量各测点处的A计权声压级和1 /1 倍频带声压级，取相应的算术平均值作为该房间的本底噪声级。

自由声场的频率范围和空间范围测量过程是将传声器按选定的路径向吸声壁面方向移动至下一个测点，测点之间的距离相等并不大于0.1 m，最终的测点与吸声壁面的距离应不大于0.75 m，每条测量路径上的测点数不少于10个。依次测量各选定路径所有测点上的声压级。

在设计消声室时应注意:

(1)纯音信号的测试项目与宽带噪声信号的测试项目对界面吸声系数的要求有较大差别。

当界面吸声系数a=0.99，即|R|=0.1时.偏差△L=1dB的范围为r<O.2L，△L=-1dB的范围为r<0.18L。扬声器电声参数的测试，多半用纯音信号.所以一般要求界面吸声系数大于0.99，才能在足够大的测试距离上满足声场偏差小于±10%的要求。若要求△Ln<1dB，则即使r=L/2，即测点接近界面，也只要a=0.88就够了。特别在半消声室中进行机器辐射噪声功率级的测定，允许自由声场偏差≤±2 dB或±3 dB，所以对界面吸声系数不必要求达到0.99。

(2)随之而来的是关于吸声结构的设计。

对于要求吸声系数≥0.99的吸声结构，一般采用尖劈形状。因为多孔性材料的吸声机理，是材料内部有大量气流连通的空气隙，形成细管甚至毛细管，当声波传人时，声波在细管中的振动因内摩擦而转化为热能被吸收。吸声能力与材料的空隙率(如玻璃棉的空隙率达96%左右)、流阻及材料的纤维结构有关。同时.吸声的频率特性与材料厚度有关，即吸声最大值的下限频率大约是其厚度相对应的1/4波长的频率。要使低频吸声好，就得增加多孔性吸声材料的厚度。但由于材料的流阻，不能任意增大厚度来延伸低频吸收，各种多孔性材料都有其有效厚度。

因此，要使高吸声特性向低频扩展，就把多孔性材料做成尖劈形状。从尖劈结构的截面来看.是从空气媒质逐渐过渡到多孔性材料，声阻抗有渐变过程，使声波能传人尖劈结构深部并被转化为热能消耗掉。

当然，要设计达到0.99以上的吸声系数.除与材料本身的参数有关外，还与尖劈的形状(尖劈的角度和劈部与尖部的比例)有关。尖劈的总长度决定最大吸声系数的最低频率(一般称吸声系数大于0.99的最低频率为尖劈的截止频率)。大约为尖劈总长度相应为1/4波长的频率。如果利用尖劈基部与尖劈后空腔深度的共振吸声结构.则截止频率还可稍向低频延伸。

在宽带噪声信号的测试情况，尤其半消声室中噪声源声功率级的测定，很多情况下就不一定采用尖劈吸声结构的设计。如，在为某企业设计大型电机的声功率测定进行半消声室设计时，采用三层布幕的多共振吸声结构，在低频驻波管中试验不同材质的防火布，改变与刚性壁的安放距离，获得100Hz以上吸声系数大于0.86的结果，很节省地完成了半消声室的设计任务。

(3)关于消声室大小和形状的考虑。

一般消声室的建筑造型几乎不用球状、柱状或圆弧面的形状。因为如果吸声结构的吸声系数完全大于0.99，则壳体形状的影响不大;但在吸声系数甚低于0.99的情况，至少在吸声结构的截止频率以下，吸声系数急遽下降，则大的凹面会产生聚焦的声缺陷，完全不可能获得近似的自由声场。

对于机器辐射噪声功率的测试，一般测点都要在设备的四周空间布置，所以多为设计成方形或长方形的半消声室.其长宽和高度均可估算，即按有关测试标准所要求的测量距离、测量位置、允许与自由声场的偏差，来确定边长及高度的尺寸，当然会适当留有余地，还要考虑今后可能有的设备大小。

对于电声器件的参数测量，则如果声源(扬声器)放在消声室中心.传声器沿轴向或平面对角线方向放置(一般测试距离1m，对于大尺寸的音箱及线阵列等扬声器系统，需要较大的测试距离)，则消声室尺寸就较大。一般考虑是将声源与传声器测试线的中心设在消声室的中心，并且测试线沿平面对角线方向，消声室的形状是长方形.这样安排使消声室空间最为节省。建成后进行自由声场鉴定时，除声源放在消声室中心进行测量，得到这种情况下一定偏差(为±ldB，±2dB等)内自由声场的范围，另外将测试声源放在将来安放被测扬声器的位置.检测在(平面对角线方向)多远测试距离上，与理想自由声场的偏差为多大。

● 全消声室

● 半消声室

● 简易消声室

● CA 玻璃棉尖劈

● CA 金属尖劈

● CA 金属吸声板(用于平板消声室)

● CA II56 金属隔声板

● CA IA45 金属隔声吸声板

● CA 弹簧隔振器，CA 橡胶隔振器，CA 玻璃棉隔振器

● CA 钢丝软地网，钢筋硬地网

● 截止频率可低至63Hz

● 本底噪声不高于20dBA

● 满足ISO3745 GB 及各行业标准要求

● 汽车、机电或电声等各行业

●各产品的声学检测用消声室、半消声室、手机或其它通讯产品检测用消声室、消声箱