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转一篇技术资料[扬声器系统测试室和听音室的声学设计]

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发表于 2005-12-27 17:22 | 只看该作者
四.混响时间控制3 D: x& Q; D+ T3 Z/ {/ V. H+ A8 k
为了满足测试和听音的要求,必须将混响时间控制在一定的范围内,因而房间要进行吸声处理。. U5 @( X* N4 q) b6 V8 f
1.        测试室:测试室对混响时间的要求较严格,故房间四周及屋顶和地面均需进行强吸声处理。+ o' Y3 K! J/ u3 o# v  y, f0 T
屋顶采用加弹簧减振吊钩的吸声吊顶。吸声吊顶采用四种不同的吸声结构,对高中低频声音均有良好的吸收。船形吸声体可吸收不同方向的声音,以使吸声效果更好。吸声吊顶后的大空腔对低频声有叫好的吸收作用。为适应消防要求,吸声吊顶的龙骨采用轻钢龙骨,配合使用的木龙骨均用防火涂料处理。面网装饰布采用阻燃装饰布。最关键的吸声材料是超细玻璃纤维(容重24Kg/m3),本身就是最好的防火阻燃材料。
7 p( ^, K" H# ~1 c侧墙吸声采用多种不同的吸声体交替组合,对高中低频声音有较均匀的吸收。为减少四周墙角的声反射,使用强吸声结构。# Z8 s9 L+ J3 S2 O) p
地面处理的方法是先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声)。
; ~5 F9 [. ]% R. n5 s+ l3 Z3 M测试室主要吸声材料利用原AV所测试室拆除下来的,因房间面积增大了,故尚需添加吸声材料,做法基本同原设计。原设计已经过了实际的验收和使用,证明并没有太大问题,只是里隔墙当时没做大的变动其隔声效果要差些。这里没有那些吸声材料的具体测试数据,故也没法进行计算和理论验证。% }- m/ z8 B) i6 G2 m- i, H
测试室旁的调试室与下面听音室的吸声处理一样,只是墙体隔声要求不需太严格。: }( N6 q% U( @! g! [0 G
2.        听音室:听音室的混响时间要求适中,家居环境很少有进行强吸声装修的,故吸声处理就以简单实用易于实施为主,同时兼顾美观大方(与家居环境相适应)。
6 J0 i# M+ o0 @% t屋顶采用穿孔石膏板(穿孔率6%,板厚7mm,板后贴一层薄纸)作吊顶(后空200mm),空腔内均匀的铺满200mm厚的晴纶棉(容重20Kg/m3)。
. y+ @$ k7 J! q2 t侧墙基本不做处理,为了美观和布线方便,可在墙脚做木质踏脚线(墙裙)。另外,可加些薄丝绒布帘(离墙面200mm以上),既为美观又可适当调节室内的混响时间,以满足不同音乐的要求和个人的喜好。
* m3 M, W3 k3 n地面处理的方法是先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声)。+ w- j7 ^  J- b- L
粗略计算如下:
% J$ `" Z  l: o  z. l& v  }! \以大听音室为例,净尺寸为6.7X6.3X3.0m,四侧墙的总面积为78m2,顶和底的面积都是42.2m2,净容积V为126.6m3,引用的数据和计算结果见下表:
, ?; N- P& R9 h频率        125Hz        250Hz        500Hz        1000Hz        2000Hz        4000Hz
' x9 A* \/ u! {5 e8 J" b吊顶材料吸声系数        0.61        0.76        0.59        0.40        0.25        0.20
) k  z5 h- Y' B8 k. z$ z砖墙(抹灰)吸声系数        0.02        0.02        0.02        0.03        0.03        0.04
: g: t3 k9 A7 T. _+ ^% {8 U- c( N厚地毡吸声系数        0.10        0.10        0.20        0.35        0.60        0.60! j! Q8 j) e; \6 y
房间总吸声量A=4mV-Sln(1-α)        45.75        66.00        48.58        42.08        58.20        63.35
  l& d' G0 m+ _9 t0 [  O混响时间T60=0.161V/A        0.46s        0.31s        0.42s        0.48s        0.35s        0.32s
; W: e' K6 x* s' g5 A1 N可见房间的混响时间能够满足听音室声学特性要求(四周满加布帘后混响时间在中高频将大为降低)。因没查到8000Hz对应的数据,故上表中未列出来。一般来说高频的混响时间不会超上限的,因为高频吸声较容易,且空气吸声系数在高频时也变大了。4 Q7 P6 W9 X, ~- ~! v- o
小听音室的计算结果也相近,在此不再列举。
0 b; d/ i/ ~2 d, ~2 H  f
/ P2 ]5 Y) u7 S8 Z  u4 D1 C+ \5 x7 @
$ K0 p% T( t2 E" q9 r  v5 E+ p
五.现场声学测定2 M9 k* ?4 R4 X: w& J, Z0 E) C
房间本底噪声可以用声级计直接测试,可取多处(至少五点)测试,看其平均值和最大值。在实际测试区域(有效听音区域)最大值不应超过规定值,其它区域平均值不应超过规定值。测试时要空场,空调、照明等都要打开,音影系统不工作。
  g; z4 P6 u: W% R房间混响时间可用电声测试系统BELL2000(SYSid6.5)、 CLIO4.0等进行测试和计算,也应取多处(有效听音区域内)测试,测试室主要看其平均值和最大值、听音室看其平均值和离散性(既要看不同地点、又要看不同频率),测试信号用粉红噪声,测试结果表示为各中心频率点63、125、250、500、1000、4000、8000Hz对应的混响时间(63Hz的混响时间仅供参考)。测试时要空场,空调、照明等都要打开。" Q/ `9 Y* }8 k* l: |
& S/ ~& z, ^$ S3 a
2 {% X" V1 v  c$ ?0 [7 @
六.实际音质评价
0 C8 c' @5 |/ Q5 k3 ~房间声学特性经过专业人员检查验证后,还需进行实际主观音质评价。选用参考级的音响系统(至少本声没有明显声音缺陷)进行实际听音,可按IEC268-13《扬声器听音试验》方法进行,另外需加大音量以发现房间是否存在明显的异常共振和声染色(也可用大音量纯音扫频测试)。& @# R1 h. u' G" I& L. @& {5 v
* @, Q/ T1 H  K

* p& A! p5 X; J七.其它说明: a) r2 R! s! \6 S" V# j
安装施工时应注意所有有隔声要求的墙体(抹灰前)都不能留缝隙,所有结构件安装都要牢固不松动。穿墙管线应做好声学处理。
* X; K4 D5 H5 s  Q3 X/ l7 V4 }: R+ [" z: b  k1 y9 n. Y
9 H: m9 I6 U2 M1 m# N
参考书籍:
! p& k$ D9 t/ S% t0 K; [# L《室内声学设计原理及应用》(德)L.Cremer, H.A.Muller3 q' C- R3 [7 S
《建筑声学设计(第二版)》孙万钢、汪惠义编
) n6 C* s1 P* K( n! n* \! \+ X; Q《建筑声学设计手册》中国建筑科学研究院建筑物理研究所
. P" K) S+ c5 H! b5 `《实用建筑声学》项端祈编
  f) g6 i9 ]) _《建筑声环境》车世光等编
% U: O1 E' I( u- w. [/ }6 `3 i《录音播音建筑声学设计》项端祈编
9 f% h" M8 t8 `4 w6 `- ?《声学手册》马大猷等编
+ m+ p, c# G9 f2 v3 p《声学技术手册》何圣静主编
& _& \# n) }2 t$ ~《工程声学》北京声学学会编
% C' }1 G9 Q6 p$ m" \0 l, w《音乐厅声学》(日)安藤四一
" V) ^1 _+ d2 q- ]' t3 }《噪声控制和室内声学》车世光、项端祈' U+ F8 Z6 C; e! X
《噪声控制学》马大猷

" ?2 k. \/ C4 B& t9 L6 w) @. ?. x3 R7 I& }% T
引用标准:
$ [! _  K; E8 n" b6 |' wIEC268-13《扬声器听音试验》+ L& P; R$ q* |, K, Q0 l# O, C
IEC581-7《高保真系统最低性能要求及测量方法 第7部分 扬声器系统》8 I( }. u+ p. Y& [" V' P1 t( @0 O/ A
IEC268-5《声系统设备 第5部分 扬声器》
! r. `# m3 m: C4 y6 f# F7 N
) S2 u8 E8 E9 x5 J9 F房屋平面图:
6 W1 W- L& F+ W- j" o: O( d" y2 r+ Z& @
  F: z6 p- U% ?
这个图就不发了,呵呵,没有得到奚工允许就发了出来,希望别见怪。本文仅供参考,涉及到实际的设计方案,请联系实际情况。看了的兄弟请提意见,谢谢!+ J* y. i# H- [7 c8 A, p% X

  ~  H* }2 R: D6 Q9 R; J[ 本帖最后由 bolix 于 2005-12-27 17:29 编辑 ]
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发表于 2006-8-5 11:52 | 只看该作者
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3#
 楼主| 发表于 2005-12-27 17:21 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
看到有人需要做个监听室,兼有测试功能,所以就把这篇文章发出来
1 Q3 X% y7 `7 v/ ^; x( f作者是奚爱军先生,南大电声8X年的毕业生,20多年的行业经验,呵呵,说说作者的经历,不是吹捧什么,而是希望大家能认真吸收文章中的精华。希望这里不会成为远望之类的吵架专用论坛,而是实实在在为我们的多媒体行业出自己的力量。谢谢!9 t: v: n0 s/ a( X

+ e7 ?( ^! i- n( s4 ]1 d, D                     扬声器系统测试室和听音室的声学设计: w( w5 }& G. h
一.声学特性
, s6 Y3 ~7 C# z% ]2 J1.        测试室:# j) U: F( @2 Z. R8 z# h  ~7 x
测试室主要用于扬声器系统的频率响应等电声性能的测试,添置IEC标准障板后可进行扬声器单元的电声性能测试,当然也能进行电视机等产品的电声性能测试。国际公认的标准IEC581-7《高保真系统最低性能要求及测量方法 第7部分 扬声器系统》、IEC268-5《声系统设备 第5部分 扬声器》推荐的都是消声室(近似自由场空间),鉴于本公司的厂房条件目前想从原AV所搬迁过来重建的只是混响时间较短(强吸声处理)的测试室(模拟自由场条件—通常仅用于以脉冲信号测试)。当时测试的结果是:125Hz~8000Hz的混响时间小于等于0.2s,其它特性没有测试。此测试室同时兼用于主观音质评价,故其声学特性要严于一般家居环境,参照听音室和消声室的要求,具体要求如下:5 {7 l( ?% C" x& |: l# K5 l2 a
混响时间:125~8000Hz之间测试(听音)区域内混响时间T60的平均值应小于等于0.2s,且T60的各测量值偏离平均值不应大于25%;在125Hz以下、8000Hz以上,允许T60偏离平均值超过25%,但在125Hz以下T60 不应超过0.4s。
1 {6 |  E2 F* f# r( j% w/ T测试室内声频响曲线应尽可能平滑(125~8000Hz±2dB),且无明显声染色。
7 t* m6 b( Q! w  a( U在63~12500Hz频率范围内,室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。( B8 I. y. ~( G8 h& w' j
本底噪声:空场时,在测试室的测试(听音)区域测定的本底噪声应低于30dB(A计权、慢档)。
, E/ ^. h  y+ M2 I0 I当作听音室使用时室内灯光、色彩、座椅等应使听音员感觉舒适。听音员的座椅靠背应不高于肩,以免产生不良影响。当作测试室用时,室内与测试无关的物品均应移到其它房间,以免对测试结果带来额外误差。
# Y. F8 A, Y* t- F. F% e测试室推荐尺寸:长≥6.0m、宽≥4.0m、高≥2.8m(现有房间尺寸基本符合要求)
& D* a+ U. G: {) {6 M  M
2 X; H; }2 w% r8 m  F' Z
/ p) H/ {5 v- V' O- R- r2.听音室
5 f9 u  S5 {! M听音室主要用于扬声器系统的主观音质评价。按照国际标准IEC268-13《扬声器听音试验》的要求,听音试验是在与居住房间的“平均”声学特性相类似的房间进行,亦即模拟家居环境。具体要求如下:
2 s: C" S: }1 D# m! p1 |. G混响时间:250~4000Hz之间听音区域内混响时间T60的平均值应在0.3~0.6s范围内,最好为0.4 s,且T60的各测量值偏离平均值不应大于25%;在250Hz以下、4000Hz以上,允许T60偏离平均值超过25%,但在250Hz以下T60 不应超过0.8s。
9 T, x, _4 ?0 z$ I0 f4 K试听室内声频响曲线应尽可能平滑,无明显声染色。3 H: m! s4 \2 n6 |
在100~5000Hz频率范围内,室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。) p  n+ w1 Y8 o9 {* O. u% z" s
本底噪声:空场(无听音员)时,在听音室的听音区域测定的本底噪声应低于35dB(A计权、慢档)。
, d) ^3 v2 t- g* {1 R4 P" g4 Z室内灯光、色彩、座椅等应使听音员感觉舒适。听音员的座椅靠背应不高于肩,以免产生不良影响。
+ j3 o4 q5 s. u9 X8 y. S7 o试听室推荐尺寸:长≥6.0m、宽≥4.0m、高2.8+0.2-0.5m(现有房间尺寸基本符合要求)* A4 }+ I# Q6 L; ]8 v
: I3 g) t% w. P. U' z5 y' q
0 U1 G5 G' q- a6 M' R4 U/ G
二.噪声控制
  ?, Z' M& d1 [' q+ i& b为达到以上几个方面的声学特性,以符合使用要求,必须对房间墙体门窗、空调系统、照明等进行优选和隔声、减振、消噪处理。
* f: ?" Z- h* o! w, |1.        测试室:为了测试扬声器系统的失真及频谱污染等,房间本底噪声必须尽量小。相应措施有以下几方面:- j" o) j4 n& i, P
1)        结构的隔声和隔振:
# g: E1 ~% S6 q2 ~$ Y; d8 |A.        理想的房间四周墙应为双层隔声墙,鉴于实际房屋结构采用370实心砖墙里外粉刷,如此处理其隔声量可达到55dB,室外环境噪声不超过85dB时(户外远离交通干线的环境噪声典型值是55~60dB)室内本底噪声均能满足要求。因一般混凝土楼板的隔声量为45dB,且很难杜绝振动和冲击噪声,所以房间需加弹簧悬挂吸声吊顶,既为增强隔声效果又有利于房间内部的吸声处理。地面最好采用浮筑结构,鉴于现有房间净高不够,只能简单处理为:先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼隔声减振),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声,减少地面反射声)。3 F7 n7 j! r! `* c- X+ H
B.        房间不能开窗户,因为玻璃的隔声量只有30dB,且缝隙很难处理好,另外镜面对声音的反射几乎是100%,无法进行吸声处理。无论是隔声还是吸声处理的方法就是将窗户封闭,干脆不开窗户。
; U2 h+ R: y1 n, c, C3 DC.        需用专用隔声门。普通门的隔声量只有20dB且容易引起异常共振,另外密封性能很差,声泄漏严重。理想的应是双层专用隔声门,现有的是单层的,因墙体厚度不够现也只能用单层的,估计其隔声量在30dB。这对房间的总体隔声效果影响很大,故此门只能开在接近墙角处,因为一般墙角处既不是最佳测试区域也不是最佳听音区域。: {+ n8 W; z2 Q4 {+ _; _, \
2)        空调系统的消声和减振:要选用低噪声分体壁挂空调,因房间没有窗户所以必须带换气功能。现有中央空调系统管道噪声太大,需加隔振和消声处理。
  j- d2 x! F* j) O( ]: S! s3)        照明灯光的选择:照明可采用白炽灯(带防爆),不能使用带电感式镇流器的其它灯具,以防止产生交流声。) T( p, Y! O3 {. `3 \+ b& R; l
2.        听音室:为了进行扬声器系统的主观音质评价,避免环境对音质效果和听音人员的影响,房间本底噪声必须尽量小。同时,为避免大音量听音时对相邻房间的干扰,也必须进行隔声处理。相应措施有以下几方面:2 M, V) i! y4 t) Y
1)        结构的隔声和隔振:5 H* L) R% T6 @
A.        鉴于实际房屋结构采用240实心砖墙里外粉刷(典型家居,且利于进行各种吸声、扩散处理),如此处理其隔声量可达到50dB(民用住宅建筑隔声分户墙的一级标准),室外环境噪声不超过85dB时(户外远离交通干线的环境噪声典型值是55~60dB)室内本底噪声均能满足要求。因一般混凝土楼板的隔声量为45dB,且很难杜绝振动和冲击噪声,所以房间需加吸声吊顶,既为增强隔声效果又有利于房间内部的吸声处理。地面最好采用浮筑结构,鉴于现有房间净高不够,只能简单处理为:先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼隔声减振),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声,减少地面反射声)。- j7 P& F% x. m* c9 o% X2 M% D
B.        房间不能开窗户,因为玻璃的隔声量只有30dB,且缝隙很难处理好,另外镜面对声音的反射几乎是100%,无法进行吸声处理。无论是隔声还是吸声处理的方法就是将窗户封闭,干脆不开窗户。
! V8 G6 m# u1 G- a( e+ AC.        需用专用隔声门。普通门的隔声量只有20dB且容易引起异常共振,另外密封性能很差,声泄漏严重。理想的应是双层专用隔声门,因墙体厚度不够现也只能用单层的,估计其隔声量在30dB。这对房间的总体隔声效果影响很大,故此门只能开在接近墙角处,因为一般墙角处不是最佳听音区域也不是实际听音区域。
  g3 Y! N+ R; a/ S- c, @2)        空调系统的消声和减振:要选用低噪声分体壁挂空调,因房间没有窗户所以必须带换气功能。现有中央空调系统管道噪声太大,需加隔振和消声处理。  i1 S* D1 S8 J7 M. r
3)        照明灯光的选择:照明可采用白炽灯(带防爆),不能使用带电感式镇流器的其它灯具,以防止产生交流声。/ H- h* S# D" x7 ^3 p1 g- ^( y- Z1 ~

4 y/ E: J2 S* x. G5 [" n! b/ P
4 l- `  `" Q; H/ C( |  J- ^
" }7 i+ D3 @& {4 S; s! l0 V三.形体设计和扩散设计 ; S: u+ Z' \! h6 Z( G. t
为达到测试室和听音室所需的基本声学特性以满足实际使用要求,需进行必要的形体设计和扩散设计。参照相关标准和别人已有的成功事例,结合现有房间框架,初步确定如下:! [4 Y. a$ E& H* Q& I4 T
1.        测试室:分为两部分,一间为较严格声学处理的测试室,裸墙中心尺寸为:7m X 6.6m(长X宽),一间为简单声学处理的调试室,裸墙中心尺寸为:5m X 6.6m(宽X长),高度均为现有楼层高度。% Z& Y  I+ _4 u) H" y
2.        听音室:共有两间,声学处理相同。裸墙中心尺寸为:7m X 6.6m(长X宽),一间为简单声学处理的调试室,裸墙中心尺寸为:5m X 6.6m(宽X长),高度均为现有楼层高度。
" Q& _; d. ^0 I. L& Z7 X# d测试室主要用于测试扬声器系统的电声性能,而听音室主要想模拟家居环境进行实际听音,故暂不考虑进行扩散处理和异形设计。一切都顺其自然,声学处理只是将有害的振动、噪声、反射等尽量减少。6 h# h' Z; v6 c% n: X

  p) ?( h+ p! @2 Q, {  p- U" L0 s# B[ 本帖最后由 bolix 于 2005-12-27 17:31 编辑 ]
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