声学测量和模拟.PDF

上海尚声声学科技有限公司 （） 第一节 声学测量概述 一、声源特性测量和传声途径声学特性测量 声学测量是使用声学仪器对声传输系统的声学特性进行测量了解。一个声传输系统， 包括产生声音的声源、声音传输的途径和声音的接收者。在建筑声学测量中，通常需要了解 的是声源特性和声传输途径的特性。前者包括声源的频谱、指向性、声功率及其时间分布特 性等，后者是指材料、结构和建筑空间的声学特性，如吸声特性、隔声待性、衰减过程和混 响时间等等。 对于声源特性的测量，声音由被测对象发出，测量时通常只需要配置声接收系统。为 了排除各种不同传输途径的影响，以便于不同声源的相互比较，通常要规定标准的传输途径， 最常用的是自由场和混响场，即把待测声源置于标准化的消声室和混响室中进行测量。但有 时因为声源体积和重量很大或搬移安装困难等原因，不能把声源移置到试验室中测量，或者 声源的特性需要结合现场环境来了解，如厅堂扩声系统、交通噪声和环境噪声等，就需要在 现场进行测量。在现场测量中有时为了得到声源“本身”的特性，即相应于放置在自由场中 的特性，需要从测量结果中“去除”现场环境的影响，这有时是很困难的。近年来发展起来 的一些新的测量技术，如相关测量、声强测量等，有助于这方面问题的解决。 对于声传输途径特性的测量，即材料、结构和建筑空间的声学特性的测量，被测对象 本身不产生声音，测试时需要配置声源系统，并对所用的声源和声信号作出标准化的规定。 当然，接收系统总是需要的。对于材料和结构的声学特性测量，为了便于不同个体和种类间 的比较，也要规定一定的传输条件。然后把标准化了的试件按规定的方式纳入传输系统进行 测量。这种测量通常也在试验室中进行。对建筑空间的声学特性的测量通常是在现场测量。 二、声学测量的仪器设备 声学测量用的声源系统通常可分为两类：一类是非电子设备的声源例如用于产生脉冲 声的发令枪、爆竹、汽球(爆裂发声)、电火花发生器和产生宽带稳态噪声的气流噪声源、标 准打击器等；另一类是电子设备声源，通常由信号发生器、滤波器、放大器和扬声器组成， 见图15-1。 接收系统通常由传声器、放大器、滤波器、显示装置、记录装置、数据处理装置等组成， 见图15-2。 传声器是声学测量中接收系统的 “起点”，其作用是把被测的声学物理量转换成电学物 理量，而后面的仪器设备都是处理电学物理量的。基本的声学物理量是声压、质点速度和位 移。因为测量声压的传声器比测量质点速度和位移的传声器制造起来简单容易而且有很好的 性能，又因为作为人接收声音的器官——耳朵也是一个受压强作用的接收器，所以现在广泛 使用的各种传声器都是把声压转换成电学量(通常是电压)。因此，声学测量的最常用的基本 声学物理量是声压。 1 上海尚声声学科技有限公司 （） 图 15-1 声源系统框图 图 15-2 声学测量的接收系统框图 按传声器的构造分，有晶体式、动因式、驻极体式和电容式等等。在声学测量中，使 用最普通的是电容传声器。它具有灵敏度高(即在一定的声压作用下输出的电压高)，频率响 应平直(即在很宽的频率范围内，在大小相同的声压作用下输出的电压保持相同)，动态范围 大(可以测量很低的声压到很高的声压)，性能稳定等优点。对一个传声器除了要了解它的灵 敏度、频率响应、动态范围等性能外，还要了解它的指向性和使用条件，如环境要求、极化 电压等。 无论是声源系统或接收系统中，通常都加有滤波器。在滤波器的输入端加上一宽频带的 信号，通常是和声压相对应的电压，在滤波器输出端只有一定宽度频带的信号被输出。一个 理想的滤波器对所需频带宽度f 1 ~f 2 (称为 “通带”)中的信号没有衰减，让其通过；对通 带以外的信号，即小于 和大于 的各频率信号全部衰减掉，不能通过。理想滤波器的频 f 1 f 2 2 上海尚声声学科技有限公司 （） 率特性如图15-3所示。 图15-3 理想滤波器 但