体育馆混响时间测量观摩实验

体育馆混响时间测量观摩实验

一、实验目的

厅堂混响时间的测量原理与实验方法

二、实验仪器

B&K公司Diarc建筑声学测量系统、特制脉冲声源发生器、A计权声级计

信号源：脉冲声源、MLS信号、E-sweep信号

三、实验原理

1、混响时间

声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些。这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间，这种现象叫做混响。混响时间不仅在音质评价方面，还在材料声学性能的测试、噪声控制等领域都是十分重要的参数。适度的混响，可以明显改善声音质量，改变音乐的音色和风格。

混响时间的定义：声能密度降为原来的1/106时所需的时间，相当于声压级衰变60分贝。某频率的混响时间是室内声音达到稳定状态，声源停止发声后残余声音在房间内反复经吸声材料吸收，声压级衰减60dB所需的时间，用T60或者RT表示。

赛宾公式：

其中：V为房屋的容积、

S为室内总面积、

为房间内所用表面材料的平均吸声系数。

2、混响时间的测量方法

2.1稳态噪声切断法

稳态噪声切断法是最常见的，使用起来也最方便，它先在房间内用声源建立一个稳定的声场，然后使声源突然停止发声，用传声器监视室内声压级的衰变，同时记录衰变曲线，最后从衰变曲线计算声压级下降60dB的时间而测得混响时间。但这种方法有一个缺点就是声衰变严重地受到无规过程中不可避免的瞬时起伏的影响，所以对相同的声源和传声器点必须测量多次进行平均。其测量原理图如图1所示。

稳态噪声切断法测量混响时间测得的响应和声压级衰变曲线如图2、图 3 所示。

2.2 MLS 最大长度序列信号或扫频信号测量法

采用具有随机性、自相关近似为D函数，长度为N的周期序列信号作为声源，可以求出系统的脉冲响应，并抑制背景噪声的影响，在低信噪比的情况下测量混响时间。此时，系统的脉冲响应等于输入输出互相关，其中，h(t)—系统的脉冲响应，S i—输入信号，S o—输出信号。

3、测量频率

测量混响时间所选取的频率，不应少于以6个倍频程中心频率：125Hz、250Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz。如有必要，应增加频率间隔为1/3倍频程的中心频率。

4、测点选择

为保证数据可靠，建议作多次测量求平均，测点应均匀分布在厅堂内，一般不少于4-9点。

四、实验内容

1、一般规定：

1.1被测厅堂应提供满场状况、排演状况和空场状况三种被测状况，本实验仅对空场状况进行测量

1.2厅堂的门、窗均应关闭，门窗帘应展开

1.3在所选测点上混响时间测量时信噪比至少满足40dB要求（MLS可低至20dB）

1.4测量传声器应是无指向性的，离墙1.5米以上，高度置于离地1.5米左右

2、混响时间的测量的观摩实验

2.1连接Dirac测量系统

2.2调试测量仪器并对其进行校准

2.2选定测点

2.3利用脉冲声源和MLS信号进行混响时间测量

1）利用特制射钉枪制成脉冲信号源发出脉冲声源

2）使用体育馆扩声系统播放MLS信号

2.4 Dirac得到两种信号源测量混响时间结果，对比两种信号源测得的混响时间差异

五、实验数据处理

本次实验测量地点位于体育馆篮球场北边靠中线处。

Dirac测量系统打开时的界面

Dirac测量系统校正界面

参数设置

脉冲声源时域图像

脉冲声源混响时间图像倍频程

三分之一倍频程

使用MLS声源实验时的监控界面

MLS声源混响时间图像

脉冲声源和MLS信号混响时间倍频程图像对比

脉冲声源：由图像可知，脉冲声源的最大混响时间大概为2.3s，4k频段以内的混响时间大部分都在1.9s左右；

MLS信号：由图像可知，MLS信号的最大混响时间大概为2.1s，2k频段以内的混响时间大部分在1.8s左右。

二者在600Hz左右的混响时间曲线有一个凹陷，说明体育馆的吸声材料对此频段的声音的吸收最多。

除了脉冲信号和MLS信号，我们还做了E-sweep信号声源的混响实验，以下是该信号的混响时间图像。比较三种信号的混响时间倍频程图，我们可以发现体育馆的最大混响时间都达到2s左右，声音效果很好，这也反映了体育馆声学系统的设计之精良。

E-sweep信号声源混响时间图像

倍频程

六、实验体会

这次实验收获很大，傅老师为这次实验付出了很多的心血，我也因此而学到了很多东西。通过这次实验，我开阔了自己的眼界，见识到了先进的BK公司的设备，也了解了仪器的基本操作方法，也通过这次实验更加的了解了测量在科学研究中的重要性。通过这次实验，我了解到了声音的魅力，也对我们学校体育馆中声音系统有了更加深入的了解，也因此更加的佩服傅老师在声学上的造诣。