介紹 如果在具有反射邊界的房間中產(chǎn)生沖動聲音，則在邊界處的重復反射導致快速建立或多或少均勻的聲場。然后，當聲能被邊界材料吸收時，該場衰減。聲能衰減的速率取決于反射表面的吸收特性和它們之間的距離。聲強或聲壓級衰減60 dB所需的時間稱為混響時間RT。RT的值可以從幾分之一秒到幾秒不等，并且取決于房間的大小和其構(gòu)造中使用的材料的性質(zhì)。 混響時間是表征房間聲學特性的有用數(shù)量。建筑聲學設(shè)計的第一步是為房間的預期用途確定適當?shù)幕祉憰r間值，然后指定在結(jié)構(gòu)中使用的材料，這將達到所需的RT值。對于由于過度或不充分的混響而產(chǎn)生聲學問題的房間，RT的測量通常是確定合適的補救措施的第一步。 在該實驗中，描述了用于測量混響時間的方法。該方法為結(jié)果提供快速值，并且如果與膝上型計算機一起使用，則可以容易地攜帶。該實驗非常適合實際現(xiàn)場使用，適用于聲學，建筑，建筑和建筑環(huán)境的技術(shù)人員和本科生。
所需設(shè)備 高分辨率PC示波器（此處使用現(xiàn)已停產(chǎn)的ADC-100，但我們可以使用任何12或16位示波器） 帶有PicoLog軟件的PC和用于數(shù)學數(shù)據(jù)分析的軟件。 派對氣球 麥克風
實驗裝置
設(shè)置只需要將麥克風連接到ADC-100的一個輸入通道。
實驗過程涉及破裂膨脹的氣球以產(chǎn)生聲音沖動。然后，ADC和PC用于捕獲衰減聲場產(chǎn)生的麥克風信號。設(shè)置數(shù)據(jù)捕獲的觸發(fā)級別，以便在氣球爆裂時開始數(shù)據(jù)采集。
需要快速采樣以確保從樣本重建的信號是模擬輸入信號的精確表示。記錄長度應(yīng)足夠長，以確保完全捕獲衰變事件。這里描述的實驗中的設(shè)置使用了ADC-100（我們在通道A中以22 kHz測量）獲得的最大采樣率，并且采樣0.5秒。考慮到在實驗中產(chǎn)生的大量樣品，使用PicoLog而不是PicoScope。
典型的結(jié)果 一組代表性的結(jié)果如圖1所示。該圖顯示了脈沖后作為時間函數(shù)繪制的麥克風電壓樣本。x軸上的時間以微秒為單位測量。 在這種情況下，捕獲了10000個樣本。
結(jié)果分析 SPL = 20log（p rms / p orms）并以分貝（dB）表示 在這個定義中，對RMS 為RMS聲壓和對奧姆斯 為SPL測量RMS參考壓力即2×10 -5 N /米2 根據(jù)定義，混響時間是SPL下降60 dB所需的時間。如果假設(shè)聲壓的衰減是指數(shù)的，使得SPL以線性方式下降，則表明作為時間函數(shù)繪制的SPL圖的斜率僅為-60 / RT是一件簡單的事情。 。 測量的量是麥克風電壓而不是實際聲壓，但這兩個量之間的比例意味著麥克風電壓下降60 dB對應(yīng)于SPL下降60 dB，因此可以根據(jù)電壓測量值計算混響時間。 該過程是計算RMS電壓V rms 并找出相對于時間繪制的V rms的對數(shù)圖的斜率。在這種情況下，圖的斜率是-3 / RT。 RMS電壓的計算涉及對每個樣本求平方，在適當?shù)臅r間間隔上求平均值，然后求平均值的平方根。然后計算混響時間需要計算每個均方根電壓的對數(shù)，并進行回歸分析以找出log V rms 對時間的曲線的斜率。顯然，鑒于大量樣本，不可能手工處理數(shù)據(jù)。這里采用的程序是使用Picolog將數(shù)據(jù)保存為文本文件，然后將數(shù)據(jù)導入到具有數(shù)據(jù)分析功能的合適程序中。盡管也可以使用Excel，但MathCAD特別適用于此。 MathCAD文檔的輸出如圖2所示。這顯示了在對數(shù)圖上繪制的文檔中計算的RMS電壓作為時間的函數(shù)，并且也在文檔中計算的回歸線被疊加。 平均時間是計算的可變參數(shù)。對于此處顯示的圖表，使用200個樣本或10毫秒的平均時間。根據(jù)回歸線的斜率計算的混響時間為1.44秒。
進一步研究 可以容易地研究在計算過程中改變平均時間的效果，并且可以在合理范圍內(nèi)顯示對混響時間的計算值幾乎沒有影響。 更復雜的混響時間測量使用單頻聲源。這些聲源用于建立穩(wěn)定的聲場，然后快速關(guān)閉。混響時間是根據(jù)衰減聲壓的測量值計算的。測量程序與此處描述的完全相同，因此如果有合適的聲源，則可以使用此程序進行頻率相關(guān)的混響時間測量。配備聲卡的PC可以輕松編程，以充當合適的信號發(fā)生器。 使用筆記本電腦，可以使實驗變得便攜，并且可以在各種空間內(nèi)快速測量混響時間。根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，可以研究混響時間與空間特征之間的關(guān)系。
筆記 在實驗中使用所謂的多媒體麥克風。這些可以從計算機商店非常便宜地獲得并且是駐極體類型。為了操作，他們需要FET阻抗轉(zhuǎn)換器的極化電壓。ADC-100不提供此功能，因此需要圖3所示的簡單電路。使用的組件值是： RL =2kΩC = 10 mF Vs = 5 V.
