[科普中國(guó)]-吸聲量

簡(jiǎn)介

吸聲量亦稱(chēng)等效吸聲面積。吸聲量規(guī)定為吸聲系數(shù)與吸聲面積的乘積，即

式中，A為吸聲量，m2；a為某頻率聲波的吸聲系數(shù)；S為吸聲面積，m2。

按上式，若50m2的某種材料。在某頻率下的吸聲系數(shù)為0.2，則該頻率下的吸聲量應(yīng)為10m2?；蛘哒f(shuō)，它的吸聲本領(lǐng)與吸聲系數(shù)為1而面積為10m2的吸聲材料相同，此10m2即為等效吸聲面積。

如果組成廠房各壁面的材料不同，則壁面在某頻率下的總吸聲量A為

式中，Ai為第i種材料組成的壁面的吸聲量，m2；Si為第i種材料組成的壁面的面積，m2；ai為第i種材料組成的某頻率下的吸聲系數(shù)。1

與混響時(shí)間關(guān)系

聲源發(fā)出聲波后，在室內(nèi)將產(chǎn)生混響，混響時(shí)間為

A是衡量室內(nèi)壁面吸聲能力的量，吸聲量。

測(cè)量實(shí)例混響室法觀眾廳座椅吸聲量的測(cè)量

從遠(yuǎn)古時(shí)代古羅馬斗獸場(chǎng)的石頭臺(tái)階，到近代木板凳，再到現(xiàn)代各種款式的軟式座椅，廳堂中的座椅不僅滿(mǎn)足了觀眾看演出的視覺(jué)要求，而且對(duì)廳堂音質(zhì)的影響也越來(lái)越突出。通過(guò)座椅安裝前后廳堂混響時(shí)間對(duì)比的研究表明：通常情況下，座椅吸聲量占廳堂總吸聲量的30% ~ 50%。特別是近年來(lái)劇場(chǎng)建設(shè)中采用的軟座更是決定廳堂音質(zhì)指標(biāo)混響時(shí)間的重要因素。

1983年，由廣播電視部會(huì)同中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所、中國(guó)建筑科學(xué)研究院、清華大學(xué)、南京大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等單位共同編制了GBJ47-83《混響室法吸聲系數(shù)測(cè)量規(guī)范》，并于當(dāng)年6月1日起試行。參照此規(guī)范，利用北京工業(yè)大學(xué)混響室，對(duì)劇場(chǎng)等演出場(chǎng)所常用觀眾廳座椅，在空?qǐng)鰸M(mǎn)場(chǎng)（無(wú)人有人）、測(cè)試樣椅多少、測(cè)試樣椅擺放方式等條件下的每把座椅的吸聲量進(jìn)行了測(cè)量，比較得出結(jié)論。

測(cè)量

混響室體積為193 m3，形狀為正方形，每?jī)蓚€(gè)對(duì)稱(chēng)面都不平行。室內(nèi)最大線(xiàn)度主對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)Lmax = 8m，小于1.9 V1/3。混響室內(nèi)聲場(chǎng)未懸掛任何擴(kuò)散體。測(cè)量使用丹麥B&K 2270手持式頻譜分析儀與B&K4169無(wú)指向傳聲器，以及B&K 2716功率放大器和B&K 429212面體揚(yáng)聲器連接成的一套混響時(shí)間測(cè)量裝置。采用聲源截?cái)喾y(cè)量混響室內(nèi)有、無(wú)座椅情況下，不同頻率的混響時(shí)間，計(jì)算得出每把座椅吸聲量。

計(jì)算

在混響室中測(cè)量有、無(wú)測(cè)試樣椅的混響時(shí)間，比較兩次混響時(shí)間的變化，即可計(jì)算出平均每座吸聲量，計(jì)算公式如下式所示

式中：Ai為平均每把座椅吸聲量（m/席）——測(cè)量結(jié)果，T1為椅子放入之后的混響時(shí)間（s）——測(cè)量數(shù)值；T2為椅子放入之前的混響時(shí)間（s）——測(cè)量數(shù)值；V為混響室容積（m3）——測(cè)量混響室193m3；N為座椅的數(shù)量（座）——測(cè)量座椅16把；c為空氣中的聲速（m/s），c = 331.5+0.61t，t為空氣溫度。

T1和T2的測(cè)量間隔中，混響室內(nèi)無(wú)明顯的溫度、濕度變化?；祉憰r(shí)間的測(cè)量采用1/3倍頻程帶寬的接收濾波器，只對(duì)1/1倍頻程序列進(jìn)行了測(cè)量。同樣條件下，每次連續(xù)測(cè)量3次以上，B&K 2270 自動(dòng)數(shù)據(jù)處理，直接出結(jié)果。

結(jié)論

將16把座椅排列在混響室的中心位置，前后對(duì)齊。分別測(cè)量空?qǐng)?、滿(mǎn)場(chǎng)（坐人）的混響時(shí)間，計(jì)算平均每把座椅吸聲量。從空?qǐng)?、滿(mǎn)場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果可以得出，滿(mǎn)場(chǎng)吸聲量比空?qǐng)鰰r(shí)增大，主要是增加了人的吸收作用。本次測(cè)試在初春季節(jié)，室溫16℃左右，人和服裝對(duì)高頻的吸收作用明顯高于對(duì)低頻的吸收，因此，滿(mǎn)場(chǎng)座椅的吸聲特性體現(xiàn)出一定的“季節(jié)”性。由于冬季和夏季的服裝效果與測(cè)試室溫不吻合，所以，沒(méi)有再作測(cè)試。但是，溫度和濕度對(duì)座椅吸聲特性的影響有待深入研究。

改變測(cè)量座椅的數(shù)量，混響室的混響時(shí)間隨著座椅的增加而減小，總吸聲量明顯增加。但是，通過(guò)計(jì)算得到的每把座椅吸聲量沒(méi)有明顯的變化，頻率特性也基本保持不變。但實(shí)際劇場(chǎng)的座椅數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于測(cè)試樣椅數(shù)，在使用一把座椅吸聲量乘以座位數(shù)計(jì)算廳堂混響時(shí)間時(shí)，會(huì)產(chǎn)生怎樣的偏差有待深入研究。

改變座椅的擺放位置與每把座椅吸聲量并無(wú)直接的關(guān)系，頻率特性也幾乎一致，完全符合混響理論。但是，實(shí)際劇場(chǎng)座椅排布方式和面積與樣椅測(cè)試狀況相差很大，在使用一把座椅吸聲量乘以座位數(shù)計(jì)算廳堂混響時(shí)間時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生怎樣的偏差有待深入研究。

本次測(cè)試用混響室中頻的總吸聲量顯然大于GBJ47-83的要求。本次實(shí)驗(yàn)也未按其要求將被測(cè)椅子的周邊進(jìn)行封閉遮檔。這可能會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響，如何預(yù)估實(shí)驗(yàn)精度對(duì)計(jì)算混響時(shí)間的影響還有待深入研究。3