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消聲室是一種聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，是用人工的方法模擬自由聲場(chǎng)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對(duì)電子設(shè)備的聲學(xué)品質(zhì)的要求也日益提高，作為能提供模擬自由聲場(chǎng)環(huán)境的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，其聲學(xué)性能指標(biāo)直接影響聲學(xué)測(cè)試的精度，因此，對(duì)消聲室進(jìn)行定期校準(zhǔn)就顯得越來(lái)越重要。JJF1147—2006《消聲室和半消聲室聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定了消聲室和半消聲室的校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法，目前國(guó)內(nèi)僅有少量檢測(cè)機(jī)構(gòu)具備消聲室的校準(zhǔn)和檢測(cè)能力，本文根據(jù)自身的校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)消聲室的校準(zhǔn)方法做一個(gè)探討。

 1、消聲室校準(zhǔn)項(xiàng)目

1.1本底噪聲的校準(zhǔn)

本底噪聲是消聲室的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，一些聲學(xué)測(cè)試規(guī)范根據(jù)其測(cè)試精度的要求各自規(guī)定了背景噪聲級(jí)的修正方法，如GB/T6882—2008《聲學(xué)聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)消聲室和半消聲室精密法》規(guī)定了當(dāng)背景噪聲級(jí)比聲源運(yùn)行時(shí)測(cè)得的聲壓級(jí)低10～20dB時(shí)，需要進(jìn)行背景噪聲修正，因此消聲室用戶需要了解本底噪聲的大小，方能更加準(zhǔn)確地進(jìn)行聲學(xué)測(cè)試。

由于消聲室本底噪聲一般都比較低，因此本底噪聲的測(cè)量需要選用低噪聲傳聲器，使得傳聲器內(nèi)部電噪聲不會(huì)影響儀器校準(zhǔn)結(jié)果。在消聲室內(nèi)選擇3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，這些測(cè)點(diǎn)一般位于房間幾何中心及常規(guī)工作位置，采用倍頻程濾波器測(cè)量其A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)。測(cè)量結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看到，此消聲室的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)低于20dB。

1.2頻率范圍和空間范圍的校準(zhǔn)

1.2.1基本原理

消聲室的自由場(chǎng)頻率范圍和空間范圍是根據(jù)測(cè)量位置上的聲壓級(jí)與滿足反平方律的聲壓級(jí)之間的偏差來(lái)確定的。JJF1147—2006提供的計(jì)算方法引入了一個(gè)中間變量q，“強(qiáng)行”將聲壓級(jí)Lp與測(cè)量點(diǎn)距離聲源聲中心距離r的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系，并擬合q與r之間的線性關(guān)系得到理論的反平方律聲壓級(jí)。該方法經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證存在“遠(yuǎn)端對(duì)齊”的現(xiàn)象，即遠(yuǎn)離聲源處的測(cè)量值與理論值偏差的值更小，自由場(chǎng)特性更好，這與理論和*觀點(diǎn)不符。針對(duì)該不合理現(xiàn)象，蒲志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)提出了直接擬合聲壓級(jí)與測(cè)點(diǎn)到聲源聲中心的距離之間非線性函數(shù)關(guān)系的方法，鐘靜團(tuán)隊(duì)提出采用只依

據(jù)一個(gè)實(shí)測(cè)值來(lái)計(jì)算聲壓級(jí)理論值的方法。本文的做法摒棄了JJF1147—2006中的做法，即在測(cè)量前確定各點(diǎn)的理論值。

理論上，自由聲場(chǎng)內(nèi)滿足:pr=A(p為測(cè)點(diǎn)的聲壓;r為測(cè)點(diǎn)到聲中心的距離;A為與聲源聲功率有關(guān)的常量)。將上式帶入聲壓級(jí)公式，得出:

Lp=－20lgr+20lgA+93.8

即自由聲場(chǎng)的理論聲壓級(jí)應(yīng)為一條形狀與－20lgr相同的對(duì)數(shù)曲線，該對(duì)數(shù)曲線隨聲源的聲功率不同在坐標(biāo)軸上上下移動(dòng)。如用于電聲儀器校準(zhǔn)的消聲室，允許有±1.0dB的偏離，做出測(cè)量理論聲壓級(jí)及其上下限邊界如圖2所示。因此測(cè)得的聲壓-距離曲線包含于上下限曲線之內(nèi)就認(rèn)為在此頻率范圍和空間范圍該消聲室滿足自由聲場(chǎng)的條件。

1.2.2校準(zhǔn)實(shí)例

以下是一家音響公司的半消聲室進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)例。該半消聲室大小為:2.5m×5.0m×4.2m，測(cè)量其中之一條路徑為半消聲室地面幾何中心到消聲室頂面一角的路徑，記為OA，O點(diǎn)和A點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0，0，0)和(－1.25，2.5，4.2)。

采用傳聲器自動(dòng)步進(jìn)牽引裝置，使得傳聲器自動(dòng)沿OA路徑進(jìn)行步進(jìn)測(cè)量的方法，設(shè)置參數(shù)如下:步進(jìn)距離:0.1m;每個(gè)步進(jìn)點(diǎn)采集時(shí)間:30s;采樣起始點(diǎn):聲源外0.5m處;采樣終止點(diǎn):距離消聲室頂角0.3m;濾波器選擇:1/3倍頻程濾波器。

實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)如表1所示，這里只列出了其中的倍頻程測(cè)點(diǎn)。

從表1可以看到，該條路徑在以聲源為中心的遠(yuǎn)場(chǎng)范圍0.5～1.9m，頻率范圍160～20000Hz以內(nèi)，其聲壓幅值和距離的關(guān)系滿足反平方律規(guī)律。

同理可以測(cè)得其余四條路徑的曲線也滿足反平方律規(guī)律，因此可以判定該消聲室的自由空間半徑為1.9m，頻率范圍為160～20000Hz。

 2.5驗(yàn)證

為驗(yàn)證配制的空氣中一氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度的可靠性，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)空氣中一氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)［GBW08120，10.2×10－6mol/mol(Urel=1%，k=2);GBW(E)061046，(50～500)×10－6mol/mol(Urel=2%，k=2)和(500～10000)×10－6mol/mol(Urel=1.5%，k=2)］進(jìn)行了測(cè)定，其相對(duì)偏差均小于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度(見(jiàn)表9)，結(jié)果表明配制的空氣中一氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)準(zhǔn)確可靠。

3結(jié)論

本研究運(yùn)用稱重法制備了空氣中一氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，具有很好的壓力穩(wěn)定性，在6個(gè)月以上考察期內(nèi)，其濃度穩(wěn)定，具有較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。研制的空氣中一氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值和不確定度結(jié)果表達(dá)為:標(biāo)準(zhǔn)值(10.0～10.0×102)×10－6mol/mol，Urel=2%，k=2。