聲學實驗室

人造的、理想的、特殊的聲學環境，是進行聲學研究和環境聲學研究的實驗場所。許多環境聲學方面的工作，如雜訊源測量，氣流雜訊的研究，聽力測定、護耳器的測量，測量儀器的校準，以及吸聲材料和隔聲結構的研究等都可以在這種實驗室中進行。聲學實驗室通常包括混響室、隔聲室和消聲室。它具有良好的隔聲和隔振性能，並附有控制室，用來放置測試儀器和控制指示設備。

隔振和隔聲實驗室的隔振一般採用質量彈簧系統，即把實驗室建成獨立的混凝土房間，放在彈簧基礎上。房間質量與彈簧組成的系統的共振頻率要大大低於實驗室內進行測試所用的最低頻率，其比值通常為1/20，使外界的振動不會影響室內的測試工作。

實驗室的隔聲一般採用雙層牆結構。通常外牆是磚牆抹灰，可提高隔聲值 6分貝以上。內牆是混凝土結構，無窗，門用特製隔聲門，周圍作成準確的碰頭縫，敷以呢絨，以保證嚴密無縫；或在門邊框上嵌裝橡膠氣墊，以便充氣密封。還可採用雙層門，以保證隔聲效果。

混響室混響室的吸聲本領極低，室內聲音經過多次反射形成聲能分佈均勻的房間，為聲學研究提供擴散聲場（見聲場）的環境。混響室用於測定材料的吸聲係數、揚聲器和雜訊源的聲功率、機器及其部件的耐雜訊性能；並用於研究空氣、水蒸汽和雲霧的吸聲特性，以及語言清晰度等。混響室的設計要求：①盡量加長空室的混響時間；②保證室內的聲擴散狀態。房間的混響時間是：

為邊界吸聲層的聲壓反射係數;r是聲源和接收點間的距離； 是六個反射聲的傳播距離；的單位為分貝。消聲結構是多種多樣的，應用最廣泛的是尖劈結構，如圖2所示。低頻時，尖劈的吸聲係數隨入射波的波長的增加而減小，當波長大於4倍尖劈長度時，吸聲係數急速減小。規定正入射吸聲係數達99%的最低頻率為截止頻率。它與尖劈的材料, 以及尖劈的頂角φ、底寬w、長度l、肩高h有關。常用的尖劈，其長度大約相應於截止頻率波長的1/4。低頻時，尖劈長度要很長，這在製作上有困難，造價也高。現在一般在尖劈和牆間留有空隙，形成共振腔，以增加對低頻的吸收。為了對笨重的工業設備和機器結構進行聲學測量，現在較廣泛地採用半消聲室。半消聲室的地板由混凝土或水磨石構成，四壁和天花板覆以吸聲結構。例如法國馬賽力學和聲學實驗室不久以前建造的消聲室即為半消聲室。它的容積可以改變，以適應不同聲狀態的測量。室內容積為立方米或立方米。

馬大猷教授利用鏡面概念，建造了一個“卦限消聲室”。在這個消聲室（容積為4×4×4立方米）中，只在兩鄰壁和天花板做尖劈處理，另外兩壁和地板分別用瓷磚和水磨石鋪面，形成良好的聲反射面，即“三面鏡子”，使較小空間獲得較大空間效果。此消聲室在結構上等於一個8.5×6.5×3.2立方米的常規消聲室的八分之一，因而取名為卦限消聲室。（見彩圖）

在卦限消聲室中，只要聲源或接收器中有一個正好在三面鏡子的交點上，聲傳播情況和常規消聲室內相同，在測試中不受反射的影響。實際上，因點源不能製造得理想那麼小，換能器正好放在交點上是不易做到的。但只要這個點到反射面的距離小于波長，因反射而產生的誤差就不超過 5%。卦限消聲室的明顯優點是構造簡單，造價低廉和使用方便；缺點是測試頻率有高限。用平方反比定律鑒定卦限消聲室內實現自由聲場程度時，特性是良好的。測試中證明保證三個鏡面的平滑是卦限消聲室中最重要的條件之一。

參考書目

馬大猷著：《聲學實驗室的設計和使用》，《科學通報》，1964年4月號，295～305。

E. Meyer, ed., Technical AspectofSound Ⅲ,Elsevier,Amsterdam,1964.