自由场、半自由场、扩散场

按声场性质可以将声场分为三类:自由声场、半自由声场、扩散声场
分别对应着全消声室,半消声室,混响室

自由声场:


声源在均匀、各向同性媒介中传播时,不计边界影响的声场,此时声场中只有直达声没有反射声。实际上理想的自由场是不存在的,但可以认为:声源悬浮于室外足够高的空间上,声源辐射的声波可以无阻碍的向四面八方传播,此时的声场就可以认为是自由场,但实际上,声源是不可能悬浮于空中的,只能位于有限的高度上,而地面认为是一个半径无限大的反射面,那么把这样的声场称为半自由场。而全消声室就是为了模拟自由场。

近场与远场:


声源最大尺寸的一倍距离或者声源发出的声音一个波长以内的区域,都在近场内;波长=声速/频率,1khz声源的一个波长=声速340m/1k=0.34m.
在自由场的远场中,距离每增加一倍,声压降低6dB.

扩散场:

扩散场:扩散场是指能量密度均匀,在各个传播方向作无规分布的声场。当封闭空间内被激发起足够多的简正模式时,由于不同模式有各自特定的传播方向,因而使达到某点的声波包括了各种可能的入射方向。此时在空间一定区域内各点的声能密度均匀,从各方向到达某一点声能流的概率相同,并且从各方向到达的声波相位是无规的。具备这样特性的声场为扩散声场。理想的扩散声场是难以实现的。特别是在低频段,被激发起的简正模式较少,到达某点的声波入射方向不够多,各点声能密度的起伏也比较大。为获得较好的扩散声场,有时需要在室内安置固定或活动的扩散体,并且要求房间有足够大的体积等。

混响室:

混响室是一个能在所有边界上全部反射声能,并在其中充分扩散,使形成各处能量密度均匀、在各传播方向作无规分布的扩散场的实验室。其主要用途是:测定材料的吸声系数,空气中的声吸收,声源和机器、设备等的声功率及频谱,测量某些电声器件和设备的效率等声学性能以及对灵敏机件做噪声疲劳试验等。

混响室的相关参数:混响时间T
混响时间t是指声音达到稳态后停止发声,平均声能密度自原始值衰减至百万分之一(60dB)所需要的时间,单位为秒s。
测量混响时间的方法:中断声源法
激励房间的宽带或者窄带声源中断发声后,直接记录声压级的衰变来获取衰减曲线的方法。

消声室:

消声室相当于一个人造自由声场,声源在消声室内发出的声音都是直达声,不产生反射;声音在发出后就被室内的吸声尖劈吸收消除掉了。即声源停止发声后,就不会再听到声音了,不产生任何似回声一样的声学效果。消声室一般是用来测试电器元件、精密仪器等声学测试要求较高的产品的声压级。全消声室四面都安装了吸声劈尖,半消室只有三面装了吸声劈尖,地面则是硬质刚性反射面。
混响室和消声室的区别就是混响室会产生回声而消声室是不会产生回声。
在这里插入图片描述全消声室
在这里插入图片描述
半消声室

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