建筑声学 | 如何测量并评估隔声效果？

BK声学与振动

你若曾被邻居打扰过，就会强烈地意识到居住建筑隔声的重要性。邻里噪声问题不仅与邻居本身吵闹有关，还与建筑的噪声衰减特征有关。您与邻居间隔墙的隔声性能越低，您越容易被打扰。


建筑声学简介

WHAT IS BUILDING ACOUSTICS?

建筑声学是一门研究声音如何从某一住宅或房间传到另一住宅或房间以及如何测量与量化声音传递的学科。建筑声学有两种噪声类型，分别是空气传播噪声（音乐或说话声）与撞击声（相邻公寓中的脚步声）。尽管公寓间传播的声音大多是经墙传播的空气传播噪声，但也有很大一部分是通过建筑结构间接传播的。

建筑法规规定了相邻公寓与连栋房屋间应满足的隔声要求。隔声是建筑隔墙的功能，而不是房间的功能。新建筑建好后，必须测量建筑声学，确认建筑的隔声是否符合法规的要求。这类测量通常是简单测量房间（即放置声源的房间与接收噪声的房间）之间传播的噪声。

下图展示了如何测量空气传播噪声的隔声量，简而言之，就是测量声源房间与接收噪声房间之间的噪声级差异。

                               
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图1 ：A：声源；B：传声器；C：声级计；D：隔墙


测量设备

MEASUREMENT EQUIPMENT

建筑声学测量需使用一系列专业设备，主要包括：

• 获得型式认证的1级(IEC61672-1)声级计
• PC用相关处理后方案
• 无指向性扬声器（声源）
• 驱动扬声器的功率放大器
  

2270-S型声级计

TYPE 2270-S TWO-CHANNEL SOUND LEVEL METER

2270-S型声级计是一款结构紧凑而坚固耐用的1级核准型号的双通道声级计，具有2250-S型和2250-W型声级计的所有功能，并具有两个独立通道的优点。该声级计可同时测量两个麦克风，两个加速计或者一个加速度计和一个麦克风进行测量，可以将测量时间减半。

通过添加专用的应用程序，可以扩展该仪器的功能，以满足您的任何噪声和振动评估任务要求，包括建筑声学、FFT分析、纯音评估、基于声强的噪声源识别与声功率测试、工业应用以及振动测量。

                               
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使用场景

• 通用1级声音测量达到最新的国际标准
• 基于声强的噪声源识别与声功率测试
• 多点测量
• 职业健康和安全 (OHS) 噪声评估
• 环境噪声评估和记录
• 产品开发和质量控制
• 声音和振动 FFT 分析
• 建筑声学、响度和噪声等级测量
• 使用1/3倍频程和FFT方法评估纯音
• 根据ISO 7196:1995和ANSI S1.42-2001（R2011）的次声（G加权）测量
  

特征
基本应用程序包中包含︰

• 声级计软件 BZ-7222
• 双通道测量选配模块 BZ-7229
• 频率分析软件 BZ-7223
• 纯音评估软件 BZ-7231
  

这些仪器的内置灵活性允许您添加应用程序和硬件，以扩展其超出标准声级计范围的能力，包括从 OHS 到建筑声学，从混响时间到 FFT 分析、振动和低频分析，甚至包括声功率和声强以及噪声源识别应用。

附加功能——振动

该仪器除了用作声级计外，还可以通过添加合适的加速计作为基本测振计使用，或者通过添加增强振动和低频选配模块 BZ-7234 以及合适的加速计作为高级测振仪使用。将仪器、应用程序和附件进行组合，可实现测振仪的所有功能，例如质量测试和检查、机械分析和故障排除、建筑物振动测量、根据ISO 8041:2005和DIN标准进行的低频建筑物振动测量，以及维护、维修和大修（MRO）后的机器健康分析。


无指向性声源简介

WHAT IS AN OMNIDIRECTIONAL SOUND SOURCE?

建筑声学使用的扬声器与家用音乐系统使用的扬声器完全不同，定义如何开展建筑声学测量的标准规定了无指向性扬声器的使用要求。音乐系统使用的扬声器主要向听众位置所在方向发送声音，而无指向性扬声器均匀地向所有方向发射声音。无指向性通过12个呈十二面体均匀排列的扬声器实现，因此十二面体扬声器有时也用于描述声源。

                               
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无指向性扬声器设计通过类似于散射声场的声波快速填充声源房，即在房间内各个位置生成同样的声压，同时声波从房间内所有方向到达接收者。理论上，如果一个房间内具有完美的散射声场，那么就无需考虑传声器的放置位置，因为在任何位置测得的声压级都相同，但实际测量中不可能存在完美的散射声场，因此，相关标准要求必须在房间内的多个位置测量声压级，最后取平均值。


扬声器要求

LOUD SPEAKER REQUIREMENTS

市面上有多个制造商制造的不同无指向性扬声器，尽管这些扬声器看似相同，但他们的主要特征（与测量质量有关）和次要特征（与人体工学有关）不同，性能也不同，因此需阅读并理解各自的技术规格。

ISO 16283-1标准规定了建筑声学使用的声源的主要特征，ISO 3382-1标准规定了室内声学使用的声源的主要特征。

• 方向性：声源应在所有方向均匀传声，也就是说，扬声器应具有无指向性。以上标准对方向性进行了定义，方向性仅是扬声器的功能，不受声源房间特性的影响。
• 频谱：测量隔声是指测量声压级的差异，但标准规定，相邻1/3倍频程间的差异不得超过6 dB。由于房间的频率响应会影响测量结果，因此该要求针对于测量，而非设备。简而言之，测量时的目标是捕获声源房间内可能产生的最平坦的声音信号。
• 声功率级：扬声器的声功率输出应足够高，使接收到的声压级远高于背景噪声级，该要求适用于扬声器与驱动扬声器的功率放大器。一般而言，一个建筑声学用高质无指向性扬声器每频带产生100dB的声音（即声音非常大）。
• 声压级的稳定性：为保证建筑声学测量的稳定性，声功率不应随时间有较大变化。随着扬声器温度的升高，“压缩”效应会减小声压级，因此应补偿该效应，使声压级的减小速度小于0.2dB/min。
  

次要特征仅与人体工学（如尺寸和重量）有关。尽管次要特征的重要性亚于主要特征，但建筑声学测量通常由一个人开展，当测量时间较长时，测量设备的重量与搬运方案就变得十分重要，尤其是在电梯尚未投入使用的新公寓大楼中。


2755型功放

TYPE 2755 SMART POWER AMPLIFIER

HBK 2755型智能功率放大器是一款强大的紧凑轻便功率放大器，内置信号发生器，配合4292-L型全指向性声源完成建筑声学测试。它具有单通道或双通道输出，并且轻便易于携带，适合于现场测试。与4292-L型全指向性声源使用时，能够获得最大和平直的声功率输出。对于连续长时间工作，也能够获得非常稳定的声功率输出。此外，它可以作为通用USB音频设备使用，可以直接连接幻像供电和CCLD传声器以及扬声器。

                               
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建筑声学测量是一项技术活，实施测量的技术人员需接受相关培训，并熟悉当地相关法律，此外还需要使用适当的专业设备，包括完全合规的无指向性声源。满足以上条件后，技术人员方能够客观地测量任何两间房之间的隔声以及将测量结果与适用的建筑法规规定的数值进行对比。

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