時滯系統

[拼音]：xisheng celiang

[英文]：measurement of sound absorption

對材料或結構的吸聲係數和吸聲量或者對整個房間的吸聲量進行測定，以便利用已知吸聲特性的材料或結構，控制建築物內的噪聲，或者創造較為理想的聲學環境。

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釐米，管長l為120釐米；超過2000赫時，則用D=3釐米、l=50釐米的銅管。當測量消聲尖劈時，測試頻率為50～400赫，駐波管應用截面為20×20釐米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釐米的揚聲器，由正弦訊號發生器激發，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）；並將頻譜儀表頭指標調至滿刻度（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，應在混響室內佈置擴散體、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，每分鐘旋轉2～10轉。

測量混響時間所用的訊號源是多種多樣的，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。在訊號源和濾波器之間加一開關，作為切斷訊號之用。如功率放大器質量不高，揚聲器會在切斷訊號後仍發出交流聲，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，以防止燒燬功率放大器。

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訊號輸給級記錄儀，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裝置，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：

式中ΔA為材料或結構的總吸聲量；c為空氣中的聲速;V為混響室體積;T1和T2為滿室和空室的混響時間;m1和m2為滿室和空室的空氣吸收係數；αT為材料或結構的吸聲係數;S為試件總面積。如滿室和空室同時測定，則m2=m1，式中4(m2-m1)一項可以忽略。

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：

式中A為室內總吸收量；岧W為標準聲源的聲功率級;岧p為同一頻帶的聲壓級。只有測出岧p之微小分貝差數，方能達到足夠的精度。此法在現場測量隔聲量時較為有用。

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，而且對任何型別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。