聲學(xué)大觀園：全球各種酷炫消聲室分享
文章來源：本站 發(fā)布時間：2020-10-12 閱讀次數(shù)：次
消聲室的主要功能是為聲學(xué)測試提供一個自由場空間或半自由場空間。自由場是指聲波在無限大空間里傳播時，不存在任何反射體和反射面。聲波在自由場或半自由場空間里傳播有特定的物理定義，包括：
- 對點聲源聲壓隨距離衰減，這就是聲能的反平方律；
- 聲壓級在常溫常壓下等于聲強(qiáng)級。這是在消聲室里測量聲功率的理論基礎(chǔ)。
自由聲場要求聲場中只有直達(dá)聲而沒有反射聲。實際上，只能做到反射聲盡可能小，和直達(dá)聲相比可以忽略不計就可以了。獲得自由聲場的方法很多，例如，室外的空曠場所，就是近似自由聲場。使用這種近似自由聲場的缺點是測量工作要受氣候的影響。因此，一般都需要在房間內(nèi)創(chuàng)造出具有自由聲場特點的實驗室，即消聲室。
消聲室分全消聲室和半消聲室二種類型。房間的六個面全鋪設(shè)吸聲層的稱為全消聲室，一般簡稱消聲室。凡要求測量誤差比較小，如要求在dB以內(nèi)，或者有測量聲源的方向特性等要求的，一般都設(shè)計全消聲室。房間的六個面中只在五個面或四個面鋪吸聲層的，稱為半消聲室。當(dāng)被測噪聲的機(jī)器很笨重，難以在全消聲室中安放，而測量誤差允許較大時，就設(shè)計半消聲室來完成其測試工作。
消聲室性能由二項重要指標(biāo)來描述：本底噪聲和截止頻率。根據(jù)國標(biāo)GB6882－1986《聲學(xué)噪聲源聲功率級的測定消聲室和半消聲室精密法》，在測試頻率范圍內(nèi)，背景噪聲的聲壓級至少比被測聲源的聲壓級低6dB，最好低12dB。消聲室是要在室內(nèi)模擬自由場或半自由場空間，所以要求墻面吸聲系數(shù)為99%以上。半自由場地面的反射系數(shù)為95%以上。設(shè)計一種能做到全頻帶（20 Hz – 20000 Hz）的100%吸聲體，是不可能的。因為通用的材料對高頻聲波很容易被吸收，而低頻吸收則和材料的厚度有關(guān)。截止頻率是指在此頻率以上，墻面的吸聲系統(tǒng)能保證99%的吸聲系數(shù)。
為了消除室內(nèi)的反射聲，消聲室內(nèi)除了沒有障礙物外，室內(nèi)各面（墻壁、天花板、地面）上都鋪設(shè)高效能的吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)，使入射于界面上的聲波，在一定頻率范圍內(nèi)幾乎完全被吸收。為了消除外界的干擾，消聲室必須有良好的隔聲和隔振性能。這些是消聲室的基本要求。
消聲室最早出現(xiàn)在本世紀(jì)30年代，最初的吸聲結(jié)構(gòu)為多層吸聲材料。有的與壁面平行地懸掛，并與壁面相隔一定距離，有的與壁面垂直地懸掛。1940年，梅耶等人首先提出并采用了逐漸過渡形式的棱錐形吸聲體。這是吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)計上的重大革新。此后，凡是高質(zhì)量消聲室的吸聲體設(shè)計，從棱錐體到圓錐體直到尖劈體，都是基于逐漸過渡的原理。以后的改進(jìn)，主要在于吸聲體底部與壁面間留有一定空間，使產(chǎn)生適宜的共振，以改進(jìn)低頻吸聲特性。目前采用尖劈體作為吸聲體的居多數(shù)。實際工程中的（半）自由場空間是指對截止頻率以上的聲波，消聲室內(nèi)為（半）自由場空間，截止頻率越低，尖劈的長度要求就越大。一般而言，尖劈的長度適用于1/4波長。
吸聲體的材料很多，如棉、麻、毛等纖維以及石棉、礦渣棉、玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維以及泡沫塑料和人造纖維等。另外，在吸聲材料中摻入石墨粉或鋼棉以吸收厘米波或分米波，消聲室即可作為電磁波的無反射室。
近年來，隨著大量聲學(xué)測量工作的增加，出現(xiàn)了造價低、施工簡單，而測試誤差允許稍大的簡易消聲室，有的則是一個面或兩個相鄰面是反射面的半消聲室，這些消聲室的吸聲體有的采用膠合玻璃棉或泡沫塑料的邊角料，做成不十分整齊的階梯形或?qū)毸?，也有重新采用多層布幕的結(jié)構(gòu)，這就滿足了一般機(jī)器噪聲功率測試的需要。
鑒定消聲室內(nèi)的聲場是否是自由聲場，主要是通過觀察它與理想自由聲場接近的程度來決定。一般用聲壓與點聲源距離成反比的定律來檢驗，允許偏差約為±0.5dB。
在消聲室空間里，沒有人會聽到你的尖叫，因為它們用錐形的墻壁消除了回聲。消聲室的原理就是，墻壁的吸聲系數(shù)接近完全吸聲。以下是多款全球很酷炫的消聲室，看看人們改造自然現(xiàn)象的能力多強(qiáng)悍。
世界上最大消聲室
這個消聲室是地球上最大的，除了可吸收聲音的材料，墻上還布滿了可吸收輻射的材料，防止無線信號等對儀器的雜音干擾。
AFJ International RF消聲室
FRANKONIA制造的這間消聲室用于軍事實驗中的輻射與免疫測試。
歐洲航空衛(wèi)星消聲室
這間消聲室是真空，但不像電影里的道具那樣，而是用在人造衛(wèi)星上進(jìn)行聲音測試的空間。
美國加州的收發(fā)裝置消聲室
繞月軌道的偵測消聲室
它用于測試月球軌道的實驗室，讓軌道上運行的衛(wèi)星等設(shè)施在測試過程中消聲匿跡。
“空中懸人”的NMJ 消聲室
如果人站在這間消聲室的網(wǎng)孔地板上，能夠懸在中央位置，神奇。
聽覺定位消聲球
聲音環(huán)繞視聽室
這間消聲室用來視聽由很多圓柱形音響排列成的聲音環(huán)繞效果。
FG Wilson 半消聲室
這是FG Wilson 公司的半消聲室側(cè)面圖，它用來測試發(fā)電裝置的聲音系統(tǒng)。
RCS/Radome消聲室
這個名為RCS/Radome的消聲室制造特殊環(huán)境來測試?yán)走_(dá)在航行器進(jìn)行的"詭秘"行動中的反應(yīng)特征。
SAM 電話測試
用于電話手機(jī)的聲音測試。
無線電頻率消聲室
這個乳酪式墻板和平板混合而成的空間創(chuàng)造了一個無聲環(huán)境，就像一個迷你的哥特式大教堂。
