測試室是輔助進行聲學(xué)測量的特殊環(huán)境,。主要有兩個目的：
　　•創(chuàng)建聲音功率與聲壓之間關(guān)系已知的環(huán)境。
　　•為了降低或消除噪聲干擾,，其中包括環(huán)境噪聲,、輔助設(shè)備,、機械設(shè)備、汽車,、卡車,、飛機和軌道交通和其他設(shè)備所帶來的噪聲等等。
　
聲音功率測量需要如下的聲學(xué)測試室和環(huán)境：
　　•精確級別：消聲室,、半消聲室和共響室
　　•工程級別：半消聲室和自由場室
　　•調(diào)查級別：自由場室和自然環(huán)境
　
　　聲音強度測量要求自由場室和自然環(huán)境,。
　
　　聲音質(zhì)量測量要求自由場室和自然環(huán)境。
　
基本概念
　　聲壓等級隨著距離聲源的距離和方向而變化,。部分變化是聲源導(dǎo)致的,，也可能是測試環(huán)境導(dǎo)致的。一個好的測試環(huán)境用戶可以區(qū)分這些變化,。
　
　　下圖展示了聲音場相關(guān)的五個領(lǐng)域：
　　•近場：靠近聲源附件的區(qū)域,，聲壓在平均值附近波動。在近場范圍內(nèi),，距離聲源不同位置的聲波由于相位不同,，通過干擾互相增強或削弱。因此,，近場深度是聲源幾何形狀,、測量位置和聲音波長的函數(shù)。
　　•遠場：遠離聲源的區(qū)域,，聲壓隨著距離增加逐漸減弱,。在遠場范圍內(nèi)，距離聲源不同點的聲波是同相位的,。遠場在近場結(jié)束的地方開始,。
　　•直接場：聲音能量主要來源于聲源直線傳播而不通過反射的區(qū)域。
　　•共響場：聲音能量主要來源于聲源通過反射（至少一次）的區(qū)域,。在反射次數(shù)有限的統(tǒng)計限制下,，共響場逐漸達到散射場的條件。
　　•環(huán)境噪聲區(qū)域：聲音能量并非來源于聲源而主要來源于與測試無關(guān)的區(qū)域,。

低環(huán)境噪聲測試室的聲場

高環(huán)境噪聲測試室的聲場

高環(huán)境噪聲測試室的聲場
　
1. 消聲室
　　消聲室是高精度級別的聲功率測試所需的,，例如ANSI S12.35和ISO 3745。這樣的測試室包含高透射損失的外部封套（通常用混凝土或模塊化鋼板構(gòu)造）,，它的天花板,、地板和墻壁帶有消聲的內(nèi)部楔子。通常為了可以在楔子上行走,，還使用張力電纜地板,。

消聲室結(jié)構(gòu)
　　消音楔子是設(shè)計用于對高于設(shè)計節(jié)制頻率的所有頻率，提供高于0.99的吸收系數(shù),。經(jīng)過這樣楔子的反射,，強度將衰減20 dB或以上,。消音楔子的長度通常是截止頻率處波長的四分之一。例如,，100 Hz截止頻率的楔子通常約為36英寸長,。高效消音楔子的設(shè)計和制造是非常復(fù)雜的任務(wù)，須由聲學(xué)室設(shè)計者完成,。
　
　　由于在消音室中缺少反射,，室內(nèi)為直接場。聲壓級別和聲音功率等級之間的關(guān)系為簡單的反平方傳播法則：
　　

　　其中LPi是第i個麥克風(fēng)處的聲壓等級,，LW是聲音功率級別,，r是從聲源到接收點以米為單位的距離，DIi是聲源在第i個麥克風(fēng)方向的直接索引,。
　
　　設(shè)計良好并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上至少等于外殼組件的聲音傳播損失。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：
　　

　　被測設(shè)備的每個麥克風(fēng)位置的聲強等級應(yīng)該比背景聲壓等級高10 dB或更多,。
　
驗證
　　在這樣的性能級別下,，任何聲音反射表面都會影響環(huán)境的性能。盡管許多反射都被有效抑止了,，一部分仍然存在,。因此，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求完成驗證測試,，其中包括一系列偏離測試,，找出聲音傳播在一定程度上沒有遵照上述等式的區(qū)域。
　
測量表面
　　使用球形麥克風(fēng)陣列要求在消聲室內(nèi)至少有20個麥克風(fēng)位置,。球形表面的半徑要求不小于被測設(shè)備長度尺寸特性的兩倍,。在一些條件下，需要多達40個麥克風(fēng)位置,。
　
　　可以允許在麥克風(fēng)和楔子尖之間有四分之一波長,，盡管在一些情況下（例如在寬帶噪聲源環(huán)境下），可能要用靠近楔子尖位置的麥克風(fēng)對房間進行驗證,。
　　•消音室的優(yōu)點和缺點
　　　優(yōu)點：保存聲源的方向信息
　　　優(yōu)點：保存聲音的時間歷史
　　　優(yōu)點：高級別的測量精度
　　　缺點：需要大型,、相對昂貴、精確驗證的房間,，對于小型聲源需要20英尺的立方體（用于測試100 Hz）,，如果要測量更大的聲源，則測試頻率需降低,。缺點：需要大量麥克風(fēng)位置,。如果實驗室吞吐量是重要的，則需要考慮多通道的同步采集,。
　　　行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：ANSI S12.35,、ISO 3745,。
　
2. 半消音室
　　消音室用于高精確級別的聲功率測量，例如ANSI S12.35和ISO 3745,，以及工程等級的聲功率測量,，例如ANSI S12.34和ISO 3744。許多測試代碼要求使用半消音室（例如用于計算機,、ECMA 74,、ISO 7779和ANSI S12.10）。這樣的測試室包含高傳輸損失的外殼,，它內(nèi)部的天花板和墻壁帶有消音楔子裝飾,。地面特意設(shè)計為高反射性，吸收系數(shù)為0.06或更小,，通常用混凝土建造,。

半消音室結(jié)構(gòu)圖

　　由于消音室欠缺反射，室內(nèi)充滿直接聲場,，當(dāng)聲源安裝在反射平面時,，聲壓等級和聲音功率等級之間的關(guān)系為方向為2的反平方法則傳輸關(guān)系：

　　其中LPi是第i個麥克風(fēng)的聲壓等級，LW是聲音功率等級,，r是從聲源到接收點以米表示的距離,，DIi是聲源方向第i個麥克風(fēng)的方向索引。當(dāng)聲源高度高于反射平面較大時（約為波長的十分之一）,，這個關(guān)系不再成立：直接聲波和反射聲波的相位必須進行調(diào)整,。
　
　　出于實際的原因，在被測設(shè)備較大或較重時,，通常傾向于使用半消聲室,。
　
　　良好設(shè)計并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上至少等于外殼組件的聲音傳播損失。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：
　　

　　如果使用過大或過多的穿透深度,，或是如果穿透沒有為噪聲控制進行合適的設(shè)置,，測試室外殼隔離可能受到負面影響。迂回傳播也可能會將過多的聲音能量帶到測試室內(nèi),。
　
　　被測設(shè)備每個麥克風(fēng)位置的聲壓等級在理想情況下,，應(yīng)該超過背景聲壓等級10 dB或更多。
　
驗證
　　在精確等級標(biāo)準(zhǔn)中要求完成一系列偏離測試,，找出聲音傳播沒有遵照上述等式接收的區(qū)域,。相比消音室而言，半消音室允許大一些的偏差,。
　
　　對于工程等級的聲音功率測試,，主要驗證步驟是完成參照聲源的聲壓測量，并且注意測量網(wǎng)格中聲音能量的偏差,。這個測量中的最大允許環(huán)境校正因數(shù)是2 dB,。
　
測量表面
　　為了進行精確等級的聲音功率測量,，需要使用含有10個麥克風(fēng)的半球網(wǎng)格。半球的半徑要求不比聲源特征尺寸的兩倍小,。
　
　　對于工程等級的聲音功率測量,，允許矩形平行六面體（鞋盒）測量表面。網(wǎng)格適合與距離聲源約為1米的位置,，但是比被測設(shè)備的計劃尺寸小,。對于大型機器而言，這減小了所需的測試室尺寸,。
　
　　可以允許在麥克風(fēng)和楔子尖有四分之一波長,，盡管在一些情況下（例如在寬帶噪聲源環(huán)境下），可能要用靠近楔子尖位置的麥克風(fēng)對房間進行驗證,。
　　•半消音室的優(yōu)點和缺點：
　　　優(yōu)點：保存聲源的大部分方向信息（特別是相對于波長而言較小的聲源）
　　　優(yōu)點：保存聲音的時間歷史
　　　優(yōu)點：相對高級別的測量精度
　　　缺點：需要大型,、相對昂貴、精確驗證的房間,，對于小型聲源需要20×20×10英尺的立方體（用于測試100 Hz）,，如果要測量更大的聲源，則測試頻率需降低,。
　　　優(yōu)點：半消音室比消音室成本更低,。
　　　缺點：需要大量麥克風(fēng)位置,。如果實驗室吞吐量是重要的,，則需要考慮多通道的同步采集。
　　　行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：ANSI S12.35,、ISO 3745,、ANSI S12.34、ISO 3744,、ANSI S12.10,、ISO 779、 ECMA 74,。
　
3. 共響室
　　共響室用于高精度的聲功率測量,，例如ANSI S12.31和ISO 3741，以及聲音吸收測量,，例如ASTM C423和ISO 354,。這個測試室由帶有聲音反射內(nèi)部裝飾的高傳輸損失外殼組成。所有測量在聲源的回響區(qū)域進行,。
 

聲音功率                                                                  聲音吸收

用于聲音吸收測試
　　所有表面都故意做成反射性的,，其吸收系數(shù)在所有頻率下為0.05或更低，允許部分空氣吸收,。測試室的體積必須比125立方米大,，為200立方米或更大,。房間尺寸不能為1：1，長邊和短邊的比例也不能超過2：1,。需要聲音反射材料懸掛在室內(nèi),，并且強烈推薦在測試過程中進行移動。測試室和散射表面區(qū)域可能按照實際經(jīng)驗使用驗證過程確定,。此外,，散射區(qū)域的表面區(qū)域（兩面）需要至少為主測試室的25％。
　
　　每三分之一音階的理想測量動態(tài)范圍是45 dB,。注意為了能夠同時測量所有頻帶,，必須在所有頻帶同時滿足動態(tài)范圍需求。
　
聲功率測試
　　需求是相似的,，但是房間容量必須是用于精確等級測試聲源容量的100倍,。此外，還需要在低于200 V1/3的頻率進行聲音吸收,，其中V是用立方米表示的體積,。
　
建造問題
　　測試室使用混凝土建造的，對于聲音吸收測試十分有用,，但是需要為聲音功率等級測試添加低頻率聲音吸收材料,。用模塊化鋼板建造的測試室對聲音功率等級測試十分有用，因為鋼板在低頻下十分靈活,，提供了正確的低頻吸收能力,。鋼板測試室在聲音吸收測試中并不是最有效的：提高的低頻聲音吸收可能會達到標(biāo)準(zhǔn)容忍的極限，從而使解析低頻下典型的聲音吸收數(shù)值變得困難,。
　
聲壓/功率關(guān)系
　　測試室是設(shè)計用于大量的房間模式使用的,，在極高模式數(shù)量的統(tǒng)計極限下，會產(chǎn)生聲壓級別和聲音功率級別的以下簡單關(guān)系：
　　

　　其中LP是聲壓級別,，LW是聲音功率級別,，A是測試室的Sabine吸收。根據(jù)溫度和靜態(tài)壓力,，標(biāo)準(zhǔn)給出了多個修正,。對于聲音功率測試，為了補償墻壁大于均值的聲音能量密度引進了Waterhouse修正,。
　
　　如果模式數(shù)量足夠多,，聲壓等級本質(zhì)上是在測試室的中央部分統(tǒng)一的。注意模式數(shù)量與Vf3成正比,，因此隨著頻率降低,，模式數(shù)量快速減小。將測試室的體積翻倍有效擴展了三分之一音階的低頻性能。
　
聲音隔離
　　良好設(shè)計并經(jīng)過良好構(gòu)建的外殼對噪聲的降低通常在數(shù)值上大大小于外殼組件的聲音傳播損失,。這是因為任何穿刺進入測試室內(nèi)部的聲音會在幾次反射之內(nèi)滯留在測試室內(nèi),，從而提高能量強度。因此第i個三分之一音高的內(nèi)部聲強等級為：

在存在活躍寬帶噪聲源的聲壓等級將在所有感興趣的頻帶內(nèi),，比環(huán)境聲音等級（包括脈沖事件）高45 dB或更多,。