混响室法测量材料吸声系数的有效性

在混响空中测量材料的吸声系数时，存在两个尚未完全解决的问题，一是各个混响室对同一材料的吸声系数的测量结果差别很大；二是吸声系数的大小与材料面积有关，虽然国际标准化组织（ＩＳＯＲ３５４）及我国国标（ＧＢＪ４７～８３）“混响室法吸声系数测量规范”中已对材料试件面积作了规定，但仅仅为了统一，面积与吸声系数的内在关系仍不十分确定。产生上述现象的原因可归结为声场扩散程度及测试材料的边缘效应的影响。作者指出，现行判断声场的扩散方法──“对同一材料在不同扩散条件下测得的吸声系数越大，扩散愈好”，是不适宜的。最后提出了一些解决扩散问题的可能途径。     

扩散声场的数字计算机模拟

介绍了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟室内扩散声场的原理，模拟计算了混响室声场中的能量密度衰减曲线、能量脉冲响应、平均自由程及吸声系数等。     

矩形混响室中试件吸声测量结果的检验（Ⅱ）

提出了一种新的检验矩形混响室中平面型试件按传统布置方式布置时其测量结果是否接近试件的实际吸声系数值的方法．     

透明微穿孔膜构造的吸声性能测量

为了研究微穿孔膜墙面吸声结构和空间吸声体的声学特性，在混响室中对8组墙面吸声体与7组空间吸声体的宽频带吸声系数进行了测量，以探讨吸声体的构造与其声学特性之间的关系．测量数据表明，微穿孔膜墙面吸声构造和空间吸声体具有良好的声学性能．该测量数据可以直接应用于实际声学工程，也可以用来与理论计算进行比较研究．     

基于声像法非对称型混响室内壁入射声能角度分布的模拟

混响室法测量材料声学性能是目前国际公认的标准测量方法,而混响室内声场通常被假设为完全扩散声场.实际上,完全扩散声场难以实现.因此,通过声像法对非对称型混响室内壁入射声能角度分布情况进行研究.声源设置在调查平面的对面,对调查平面上以0.1 m间隔设置的所有接收点的入射声能角度分布进行模拟.模拟结果表明:入射声能集中分布在0°～20°,在20°～87°区间变化趋于平缓.该混响室入射声能角度分布不同于以往各种假设声场.     

厅堂1∶10声学缩尺模型材料的吸声系数测定

制作缩尺比为n的建筑声学缩尺模型时,要求模型材料在频率nf时的吸声系数与对应的足尺建筑材料在频率f时的吸声系数相同,模型材料与足尺空间对应材料的吸声系数的相似程度直接影响缩尺模型的试验精度.文中根据华南理工大学建筑声学混响室原型建立了1∶10缩尺混响室,对其进行了试验验证,并在缩尺混响室内测量了多种多孔吸声材料和座椅的吸声系数.测量结果表明:高密度聚酯纤维板由于具有更密实的纤维结构和更小的孔隙,因此吸声特性较好,采用高密度聚酯纤维板制作的1∶10缩尺座椅与剧场、音乐厅座椅的吸声系数及吸声频率特性吻合较好,可较准确地模拟缩尺剧场、音乐厅座椅的吸声量.研究结果为1∶10建筑声学缩尺模型试验中模型材料的选择提供了参考,有利于提高厅堂声学缩尺模型的试验水平.     

混响室中用角点传声器测量材料的吸声系数

根据两个混响室(同济大学V=95米~3和南京大学V=228米~3)的测试结果分析,说明用一个角点与通常的空间多点平均所测得的材料吸声系数基本上无差异,故在工程实用范围内采用角点传声器是可取的,并可节约大量测量时间。这一方法对小的混响室,例如100米~3左右的特别有用,因为它体积小,挂了扩散板后传声器位置的选择受到很大限制,可选之测点也不过3或4点而巳,故不如选定角点简便易行。     

基于三维声强法的吸声系数测量研究

传统的测量吸声系数的方法主要有混响室法和驻波管法,这类方法易受实验条件限制,在实际工程中的应用有一定的局限性。本文中使用四传声器,基于所测量的三维声强的矢量特性,通过前后两次分别测量被测试件和全反射板反射的声强幅值来计算相应的吸声系数大小,提出了一种新的测量斜入射吸声系数的方法;该方法在测量材料吸声系数的同时,还可以测出声波的入射角和反射角。首先进行了三维声强法测量吸声系数的原理分析;然后利用软件对该系统进行数值仿真,探讨了不同频段、不同吸声系数和不同入射角下吸声系数的测量误差;最后,利用该方法对3种材料进行实验测量,将结果与驻波管法测量得到的结果进行对比,并检验其方向性误差。结果表明:该方法在630～4 000 Hz频段内测得的吸声系数与驻波管法测得的吸声系数的误差在±0.02～±0.10间,方向性误差在1°～6°之间;从0°到80°的不同入射角下方向性误差在1°～3.5°之间。     

汕头大学混响室的设计与鉴定

根据国家标准因地制宜建成了汕头大学混响室。测量材料无规入射吸声系数a_s时,推荐使用的测试频段为中心频率125～4000Hz的1/3倍频程带宽。     

无规入射时空间吸声板的声学特性

本文对扩散声场中空间吸声板作了理论分析,严格地解出了无规入射条件下的吸声系数、反射系数和透射系数。文中引入一个技巧,使理论推导大大简化,表达式便于计算,避免了繁冗的数值积分计算。理论计算与实验结果作了比较,表明两者良好相符。     

开级配沥青磨耗层降低路面噪声优化

为了评估开级配沥青磨耗层(OGFC)在降低路面噪声方面的性能,采用击实法制备了20种集料级配组成的OGFC混合料(OGFC-16、OGFC-13、OGFC-10和OGFC-5)马歇尔试件,利用驻波管按1/3倍频测得了不同试件的吸声频谱,并与密级配沥青混合料(AC-13)进行了对比.结果 表明:OGFC混合料的吸声频谱近似呈现出先升后降的变化规律,AC-13混合料的吸声频谱没有明显起伏变化,OGFC混合料的吸声系数要远大于AC-13;随着空隙率的增加,OGFC混合料的平均和峰值吸声系数逐渐增大,峰值频率向高频方向移动,并得到了吸声系数和降噪值随空隙率变化的数学表达式;对于空隙率相近的OGFC混合料,平均吸声系数几乎不受级配组成的影响,峰值频率随着公称最大粒径的增加向高频方向移动;随着试件厚度的减小,同一OGFC混合料试件的峰值吸声系数略有增加,峰值吸声频率向高频方向移动,但平均吸声系数明显衰减.因此,在满足路用性能和排水性能的前提下,降噪效果可作为优化OGFC混合料的依据,其空隙率宜为20％ ～23％.     

QRD位置对房间声场均匀度的影响研究

QRD(Quadratic Remainder Diffuser)作为调控房间声场均匀度的常见材料,其在房间中的分布位置影响房间声场均匀度的调控效果.研究了QRD在房间中不同的位置分布对房间声场均匀度的影响.通过混响室实验测试的方法,改变QRD在混响室中的分布位置,测试了六种布置方案,研究频域、时域分析QRD位置的改变对不同测点间声压级关系的影响.结果发现：频域内,Sp（声压级平方的标准差）比SL（声压级的标准差）描述声场均匀度更加合适,尤其适用于低频声场;随着频率的升高,SL对声场均匀度的描述准确度提高;时域内,当房间内QRD的面积一定时,其均匀分布于房间的天花板或者侧墙时,声场内各点的声压级标准差较小,声场均匀度较好;为发挥QRD低频吸声的优势,应将其布置于房间低频模式声压值极大位置,即降低由于共振频率引起房间声场不均匀的影响程度.     

空间有源声吸收的理论研究

理论研究了空间有源声吸收问题．从声场和能量的角度出发，通过理论分析，本文给出了空间声场中单极子、偶极子和四极子所能达到的最大消声量及为此而须满足的条件，并且分析了其吸声性能，指出了各自的空间吸声方位角．通过分析高阶次级源结构，概括了一维多极子源的吸声条件和吸声性能。由于一维多极子源结构存在空间吸声方位角，本文发展了多维次级源结构，可对空间内任何方向入射来的声波进行声吸收。分析中没有涉及初级声源，因此所得结果具有普遍性。     

高温环境下梯度多孔金属纤维的吸声性能及优化设计

为了研究高温环境下具有梯度结构的多孔金属纤维吸声性能,应用物性参数与温度之间的关系式,将Johnson-Allard吸声理论模型拓展到高温条件下,建立了多孔金属纤维材料高温吸声理论模型。采用高温阻抗管设备,测量了多孔材料试件,实验测试数据与理论计算结果符合很好,验证了理论模型的有效性。应用声阻抗转移公式,进一步将该理论模型拓展为梯度多孔金属纤维的高温吸声理论模型,并结合优化算法对多层梯度材料结构进行了优化设计。研究结果表明:高温条件下,材料吸声效果相比常温条件下稍差;多孔材料孔隙率和纤维丝径对材料吸声性能影响显著,随着孔隙率或纤维丝直径增大,材料吸声系数在低频段减小,在中频段增大;经过结构优化设计后,在同等条件下,多层梯度金属纤维材料吸声性能明显优于单层结构,具有良好的吸声效果。研究工作对多孔金属纤维材料的高温吸声应用及梯度优化设计具有一定的指导意义。     

飞行器仪器舱混响室声环境实验研究和数值模拟

针对飞行器发射、飞行中的环境噪声问题,进行了飞行器的混响室噪声实验.在噪声实验过程中,以特定规范谱为声压级控制谱来调节混响室声场,使测量的噪声谱与控制谱接近,模拟飞行器的飞行环境进行了3次不同声压级的噪声实验,得到了实验件的内部声场和结构加速度响应.在实验的基础上,利用统计能量分析法对飞行器噪声实验进行了数值模拟.研究结果表明:在噪声实验中,飞行器内部的声场低于外部混响室的声场,但内、外最大声压差相差不大;结构的响应与结构刚度有关.数值模拟结果与实验数据的对比表明,统计能量分析方法在250 Hz以上的高频段模拟结果较好,而在250 Hz以下预示精度存在较大差别,说明利用统计能量分析方法进行中高频段噪声环境预示是可行的.     

有限大背腔单层微穿孔板吸声体吸声特性研究

基于声有限元数值方法研究了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的吸声特性.首先,建立了该类单层微穿孔板吸声体的有限元数值模型,并采用等效电路法对其准确性进行了验证.然后,基于已验证的仿真模型讨论了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的斜入射吸声性能,以及背腔宽深比对其扩散场吸声系数的影响规律.结果显示,在正入射条件下,单层微穿孔板吸声体的吸声性能主要受到有限大背腔非切向模态的影响,而在斜入射条件下,主要受到切向模态的影响;不同入射角度的声波会激发有限大背腔不同的切向模态,从而改善单层微穿孔板吸声体的高频吸声性能;调整背腔宽深比能有效控制单层微穿孔板吸声体扩散场吸声系数曲线高频吸声峰的位置,并且存在最佳宽深比使其同时具有较高的吸声系数和较宽的吸声频带.本文可为噪声控制工程和室内声学设计提供有用的参考.     

特大型高铁车站候车厅建筑声环境分析

我国新建的高铁车站候车厅体积巨大,对该类超大体积空间的声场特性缺乏深入研究.文中以一候车厅为例,采用现场测量和声场计算机仿真技术,对该候车厅的室内声场参数进行深入分析和讨论.结果表明:该空间混响时间较长,呈现中频较长(达9.21 s)、低频和高频比中频短的频率特性;在该空间中,语言传输指数与早期衰变时间(500和1 000 Hz倍频带)高度相关,而与混响时间(500和1 000 Hz倍频带)的相关性不大;增加建筑界面的吸声量,声场参数得到显著改善;A声级与声源和接收点距离的对数值高度相关,混响时间(500和1 1000Hz倍频带)与声源和接收点的距离无关.在一定距离范围内,声场参数早期衰变时间(500和1 000Hz倍频带)、清晰度(500和1 000Hz倍频带)、语言传输指数与声源和接收点的距离高度相关.候车空间的分布式扬声器系统与旅客的距离需仔细设计,以满足语言清晰度的要求.     

聚合物-粉煤灰陶粒多孔降噪声屏障材料制备及影响因素分析

为了研究具有多孔结构的粉煤灰陶粒(FAC)在公路交通噪声治理声屏障工程领域应用的可行性及其吸声降噪性能,以粉煤灰陶粒为轻骨料、环氧树脂作为黏合剂,混合制备聚合物-粉煤灰陶粒多孔降噪材料,采用声学级配理论推导出适合公路交通噪声集中频率范围内的最佳粉煤灰陶粒粒径范围,并采用阻抗管测试系统进行试件试验验证。采用单因素试验方法研究环氧树脂与粉煤灰陶粒的最佳配合比(水灰比),并考察了试件厚度、复合级配、表面切割、掺加材料、背后空腔、模拟雨淋和冻融循环等因素对聚合物-粉煤灰陶粒声屏障材料的力学性能和吸隔声性能的影响规律。研究结果表明:试验验证与理论推导的最佳陶粒粒径一致,均为1.0～3.0 mm,环氧树脂与粉煤灰陶粒的配合比(水灰比)为1∶5时材料吸声系数、力学性能最优;试件厚度的增大可明显改善材料中低频(1 000 Hz以下)的吸声性能,在1 000～1 600 Hz范围内,随着厚度增大,吸声系数呈现降低趋势;复合级配较单一级配第1共振吸声峰值向低频方向移动,500～1 000 Hz时吸声系数有明显降低趋势,400 Hz以内吸声系数有所增大;掺加橡胶粉可改善中高频吸声系数,对隔声性能的影响较小;空腔增大可明显提高材料中低频的吸声系数,但影响有限;表面切割可提升试件高频吸声系数,其影响规律与减小材料厚度相似;模拟雨淋以及冻融循环对材料吸声性能和力学性能影响均不明显。     

大型厅堂的建筑声学设计方法研究

研究和探讨了大型厅堂建筑声学设计方法及优化和改进.厅堂音质设计难点集中体现在设计过程中的声场模拟预测结果与实际效果之间存在差异,针对此问题讨论了现有厅堂声学设计过程中存在的不足,从声场计算模型的可靠性、吸声系数的合理选取以及声学结构的实验室准确测量等方面找出关键原因.并对其进行了理论研究和实验统计分析,提出了若干改进和...     

扩散吸声体的优化设计

在建筑声学工程设计中，特别是在试听室、录音棚、演播室等小型房间的条件下，既要获得良好的声扩散，又要有足够的吸声效果．由于空间有限，因此需要设计不同的扩散吸声体．过去20年来，对扩散吸声体的研究已不再局限于改变其几何构型方面，在其他方面也获得了长足的进展．文中在前人对声吸收和声扩散研究的基础上，结合数论中的伪随机理论及物理学中的分形理论，发展了理论分析方法，提出了新的优化设计手段，并由此设计了各种具不同吸声效果的扩散吸声体文中还对所设计的吸声体进行了实验研究，并对其实际应用进行了探讨．