900﹢m3混响室及其声源的声学特性的工程研究

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1、第30卷第5期航天器环境工程2013年10月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING5293900m混响室及其声源的声学特性的工程研究张伟，呙道军（北京强度环境研究所，北京100076）3摘要：文章对900m混响室及其声源的声学特性进行了实验研究，并用工程方法测试计算了混响时间、声功率以及声源的频率特性，对一些实验结果进行了探讨。根据声压级的衰变量与时间的线性关系，利用突然断开声源的方法计算了混响时间，并由混响时间讨论了参考声源功率谱下混响室谱成形能力问题。分别以混响室法和近似行波场法测算

2、了声功率，指出两种方法的区别与联系。利用近似行波场法，以白噪声信号驱动音头评估了其频率特性。通过实验数据分别探讨了混响室统计频率与号筒声损耗问题，提出“统计频率下限”与号筒声损耗的估算方法。该项工作还有待深入研究。关键词：混响室；混响时间；声功率；频率特性；近似行波场法中图分类号：V416.2文献标志码：A文章编号：1673-1379(2013)05-0529-05DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2013.05.0140引言初始声压级降低60dB所需的时间定义为混响时间T60，表示为声振

3、是飞行器经历的重要环境之一，将对航天飞VT=0.161，(1)行器及其有效载荷产生影响，因而需要开展地面模60Sa拟试验，利用混响室模拟发射飞行的声学环境，进式中：V为混响室容积；S为混响室内表面积；a为行高强度噪声试验以考核试件对声载荷的适应性。等效平均吸收系数，即已经考虑空气吸收等因素。3北京强度环境研究所噪声试验室的900m混900m3混响室有效尺寸为7.7m×9.7m×12m（高）。响室建成已经有几十年的时间，是航天飞行器开展确定混响时间后可由式(1)算得a。噪声试验的主要设备。混响室的声源是关键设备，根

4、据混响时间的定义，利用突然断开声源的方其声学特性对于试验有重要影响。该试验室有电动法可测算T60。即立即断开电动扬声器的输入，记录扬声器、10000W和20000W气动扬声器3种声整个过程的时域数据。由于背景噪声较高，从断开源，由于使用年限较长及设备更新缓慢，该混响室输入时的声压级降低40dB后基本达到背景噪声，性能比以往有所下降，对试验能力产生一定影响。所以无法直接测定T60。根据文献[1]关于混响时间为了评价该噪声实验室相关技术能力并进行改造，的推导过程可知，声压级的衰变量与时间成线性关本文从混响时间和声源特

5、性的基本概念出发，采用系，由此并参考T60的定义，则有3简单、有效且可靠的方法对900m混响室及其声T60=4T15=3T20。(2)源特性进行了多项实验研究，并对一些数据进行了在声压级降低40dB前可测定T15和T20，再由式(2)初步探讨，引出参考声源功率谱，提出混响室“统计算得到T60。图1是声压级衰变时域图，结合采计频率下限”概念与经验算法，推算得出号筒声损集数据，由图可以直观地得到T15=1.64s。耗的经验估算模型并进行了验证。实验中分别测算了混响室的平均混响时间T60=1混响时间的测定6.465s以

6、及各个1/3倍频程的混响时间，如表1。混响时间是重要的声学参数，可用于评价混响由于所用声源限制，试验中只测定了100～2500Hz3室的吸声性能。在扩散声场中，当声源停止后从频带的混响时间，该范围也是900m混响室应用————————————收稿日期：2013-05-04；修回日期：2013-09-30作者简介：张伟（1982—），男，硕士学位，从事气动声学与声学试验技术的研究。E-mail:andyZW@sjp.buaa.edu.cn。530航天器环境工程第30卷的主要频带。2.1利用混响室法测量声功率混响室法

7、测量声功率所依据的公式为LW=Lp+10lg(V/T60)-14，(3)其中：LW为声功率级；Lp为声压级。测定了混响时间，便可由式(3)计算声功率。图2为电动扬声器发声所测得的声谱，由于100～2500Hz以外频带的声压级相对很小，换算成的声功率极小，因此只需要计算100～2500Hz范围内的声源声功率。图1声压级衰变的时域图Fig.1Timedomainofsoundpressureleveldecay表11/3倍频程的混响时间Table1Reverberationtimeof1/3octavebands中心

8、频率/Hz混响时间/s中心频率/Hz混响时间/s1007.3706306.8701256.4258005.7351608.31510005.5652008.62012505.2352508.45516004.7703157.46520004.455图2电动扬声器发声测得的声谱4007.36025003.405Fig.2Soundspectrummeasuredbythee