声学实验室的设计，建设仪器配套校准验收全套解决方案

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。消声室分全消声室和半消声室。 房间的六个面全铺设吸声层的称为全消声室，一般简称消声室。房间的六个面中只在五个面或者四个面铺吸声层的，称为半消声室。 消声室的主要功能是为声学测试提供一个自由声场空间或半自由声场空间。其吸声处理是保证消声室建成后取得良好的自由声场性能的关键，大多采用具有强吸声能力的吸声尖劈或平板式薄板共振吸声结构。

半消声室是指以地板为反射面的消声室，是模拟半自由空间的房间。

它是利用全反射地面作为镜面使有效尺寸加倍的原理而设计的。在半消声室中，只要把声源放在反射地面上，即声源辐射面和地面成一平面时，声传播情况和常规消声室内相同。实际上，因声源有一定尺度，很难做到这点，但只要使声源尽量贴近反射面，当h《r(h为声辐射面离地面的距离，r为接受点和声源间的距离)时，声压随距离的变化规律就与全消声室中情况相同，只是接收到的声压值为自由场中的两倍。与全消声室比较，它造价低，使用方便，适用于对笨重的工业设备和机器结构进行声学测试。

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。、

● 全消声室
● 半消声室

● 简易消声室

吸声材料类型

● 玻璃棉尖劈
● 金属尖劈
● 金属吸声板（用于平板消声室）

隔声板类型

● 金属隔声板
● 金属隔声吸声板

隔振器类型

● 弹簧隔振器，橡胶隔振器，玻璃棉隔振器

全消声室地网类型

● 钢丝软地网，钢筋硬地网

根据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 )隔声设计实现本底噪声指标。

( 3 )吸声设计实现自由声场指标，要求测量误差在±1dB以内，或者有测量声源方向等特殊要求。

( 4 )消声设计实现空气动力学性能。

( 5)隔振设计实现隔离全消声室周围产生的低频振动。

（一）隔声和隔振

通过现场数据采集和实地考察，确定待建消声室位置附近的低频噪声源和环境噪声，根据采集结果分析确定设计方案，为了提高隔声和隔振效果，一般采取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，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，尖劈的长度由截止频率暨1/4波长理论决定，具体的计算方法为L=1/4*（340/Fc）。其中Fc为截止频率；340为声波在空气中的传播速度，单位为m/s；L则为要达到截止频率的吸音消声尖劈理论上的长度。用4mm的冷拔钢丝做骨架，内填充环保型无甲醛吸音消声材料，采用定制模具切割，切割后整体填充，确保每一个尖劈的外型一致而美观，无碎棉和棉渣，确保玻璃棉不外漏、内层面采用新型高织数白色玻璃布整体套裁，接缝处用魔术贴粘接；外层面采用防火的灰白阻燃洞布，整体套裁确保规格统一，最后接缝处都处于尖劈底部，手工封口。

（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。

半自由场空间

半消声室的主要功能是为声学测试提供一个半自由场空间。半自由场是指声波在无限大空间传播时，除地面外，不存在任何反射体（面）。

自然界中的半自由场空间是指自由空间有一全反射面，声波只能在180？半球方位自由传播。常见的半自由场空间如水泥地面的大型露天停车场、室外篮球场、停机坪等。

声波在半自由场空间里传播有特定的物理定义为：

背景噪声

半消声室另一个功能是提供低背景噪声的环境以适应测试环境的要求。根据ISO3745-2003 Acoustics-Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure . precision methods for anechoic and hemi-anechoic rooms、ANSI S12.55-2006 Acoustics-Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure-Precision methods for anechoic and hemi-anechoic rooms 和国标GB6882《声学 噪声源声功率级的测定消音室和半消音室精密法》，在测试频率范围内，背景噪声的声压级至少比被测声源的声压级低6dB,最好是低12dB。

截止频率

半消音室是要在室内模拟半自由场空间，所以要求室内每个面吸声系数为99%以上。设计一种能做到半频带（20Hz-20000Hz）的100%的吸声体是不可能的。因为通过的材料对高频声波很容易被吸收，而低频吸收则和材料的厚度（尖劈的长度）有关。截止频率是指在此频率以上，墙面的吸声系统能保证99%的吸声系数。实际工程中的半自由声场空间是指对截止频率以上的声波，截止频率越低，尖劈的长度要求就越大。一般而言，尖劈的长度适用于1/4波长理论。

在截止频率以上，半消声室是满足自由场条件的，在截止频率以下，半消声室不能保证满足自由场条件，在测量时需要根据GB 6882进行自由场修正。

半消声室的鉴定方法

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。

另外，本底噪声是在半消声室的另一个重要指标。测量中得到的本底噪声是仪器的本底噪声加消声室的本底噪声。

二、半消声室声学性能参数

1、半消声室的大小和主要技术指标

半消声室设计标准ISO 3745、ANSI S12.55和GB 6882

截止频率125Hz（可根据要求扩展至50Hz）

本底噪声16dB(A)（采取特殊设计可达到-5dB(A)）

外部尺寸

内部尺寸 根据需要和标准要求进行设计

可用空间

2、声学性能参数

2.1吸声性能

所提供用于安装的尖劈满足吸声系数在截止频率上为0.99（以截止频率125Hz尖劈为例）

频率（Hz）   吸声系数

125           0.99

250           0.99

500           0.99

1000          0.99

2000          0.99

4000          0.99

8000          0.99

2.2消声性能

半消声室能提供频率范围从125Hz到8000Hz的近似半自由场环境，其反平方律性能偏差满足以下列国际标准ISO 3745、ANSI S12.55和JJF1147-2006 的要求：

测量要求是用单频信号，选在1/3倍频程的中心频率

三、半消声室组件

3.1 专业吸声尖劈材料

采样超强绿色环保吸声棉，表面做胶水固化处理。玻璃棉与饰面之间采用防尘处理技术，使尖劈表面易于清理，确保长期稳定的声学性能参数。

3.2 尖劈门

尖劈门采用金属穿孔吸声尖劈结构，使尖劈门与与内部尖劈组成完整的吸声表面，尖劈门采用特制铰链，使门的开关容易，长久不变形，尖劈门在打开时，能设计成与内墙尖劈齿齿交错，节省空间。

3.3 隔声门

在消声室（半消声室）的设计中，门时一个很重要的因素。一个好的隔声门应该具有良好的隔声性能和最优化的边缘效应。采用1.5mm厚冷轧钢板，内加成型吸声棉，铰链采用进口产品，开门时整门上浮。回门时高密度磁性封边条完半封闭，确保其声学处理能与周边其他部件的声学处理相配以尽可能消除边缘漏声，强度满足操作需求，长期使用不发生形变，同时外表面采用喷塑处理使颜色与尖劈相一致。

3.4 内墙

内墙壁及天花板的结构可根据用户要求设计，常用的结构有：

●混凝土结构--此结构隔声效果好，但重量大。对浮筑地面要求高。

●轻质多层· 复合隔声结构-，由两层钢板构成，内层穿孔，夹层中充填高吸声系数吸声体，确保达到隔声效果。重量较轻，但价格稍贵。

3.5 浮筑地面

在外界噪声较高或要求测振动的情况下，通常采用浮筑结构以隔离外界的影响，在浮筑结构中起关键作用的减振材料，减振方法有：

●弹簧结构;隔振频率可以做到<1Hz，此种结构在低噪声要求很高时采用。但缺点为：造价高，维护困难，弹簧的防锈。

●橡胶减振垫结构：隔振频率可以做到<7Hz，此种结构在低噪声要求高时采用。

●玻璃棉毡减振结构：隔振频率可以做到<15Hz，此种结构造价低。

在实际工作中，采用什么样的减振取决于：

●要求的本底噪声

●周围的环境、噪声源和振动源

地面采用原有地面或根据实际情况更换吸声系数小于0.06的水磨石或地砖。

3.6 照明

提供可满足室内照明的白炽灯，白炽灯的本底噪声及声反射要求最小，同时也要考虑灯与室内整体设计的一致性和美观性。

3.7 电路系统

除照明灯外，所有电路导管、电线及控制均要求安装于尖劈后以避免声反射。

3.8 走线管道

走线管道满足所需线路通过且不对测试有任何影响。

3.9 控制室

控制室的设计应该充分考虑到用户的方面和使用功能，同时可以选择安装监控系统，以减少测量时人为影响。

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建声声学技术研究院半消声室系列

建声声学技术研究院消声室系列