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GB∕T 36075.2-2018

基本信息

标准号: GB∕T 36075.2-2018

中文名称:声学 室内声学参量测量 第2部分:普通房间混响时间

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 声学 室内 参量 测量 房间

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GB∕T 36075.2-2018 声学 室内声学参量测量 第2部分:普通房间混响时间 GB∕T36075.2-2018 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

ICS91.12020
中华人民共和国国家标准
GB/T36075.2—2018/IS03382-2:2008声学
室内声学参量测量
第2部分:
普通房间混响时间
Acoustics-Measurement of room acoustic parameters-Part 2:Reverberation time in ordinary rooms(ISO3382-2:2008.IDT)
2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-10-01实施
GB/T36075.2—2018/ISO3382-2.2008前言
规范性引用文件
术语和定义
测试条件
测量方法
衰变曲线评价
测量不确定度
空间平均
9结果表达
附录A(资料性附录)
测量不确定度
附录B(资料性附录)
非线性衰变曲线的评估
附录C(资料性附录)最小二乘法拟合公式参考文献
GB/T36075.2—2018/IS03382-2:2008GB/T36075《声学室内声学参量测量》包括以下三个部分:一第1部分:观演空间;
一第2部分:普通房间混响时间;第3部分:开放式办公室。
本部分为GB/T36075的第2部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用ISO3382-2:2008《声学室内声学参量测量第2部分:普通房间混响时间》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:GB/T3241—2010电声学倍频程和分数倍频程滤波器(IEC61260:1995和AM1:2001,MOD)
-GB/T25079—2010声学
:建筑声学和室内声学中新测量方法的应用MLS和SS方法(ISO18233:2006,IDT)
本部分由中国科学院提出。
本部分由全国声学标准化技术委员会(SAC/TC17)归口。本部分起草单位:中国科学院声学研究所、中国建筑科学研究院、清华大学、同济大学、华南理工大学、福建省建筑科学研究院、深圳市中孚泰文化建筑建设股份有限公司、中机中联工程有限公司、万达文化旅游规划研究院有限公司、温州建正节能科技有限公司。本部分主要起草人:吕亚东、谭华、燕翔、蒋国荣、赵越喆、吴镝、罗泽红、毛伟、徐欣、朱恒、曾理。1
GB/T36075.2—2018/ISO3382-2:2008引言
GB/T36075的本部分规定了三级测量准确度的混响时间测量,包括简易级、工程级和精密级,它们的主要差别在于所要求的测点位置数量不同,因此总测量时间也不同。附录A包含混响时间测量不确定度的一些信息。简易级测量选项的引人旨在使混响时间在相关房间中的测量更频繁,显然,一个很简单的测量总比不测量好
混响时间测量的需求主要有两个层面:首先,噪声源的声压级、言语可懂度和房间中声音的私密感均与房间混响时间密切相关,房间包括居室,楼梯间,工作间、工厂车间,学校教室、办公室、餐馆、展览用房、体育用房、旅客站房和机场航站楼等;其次,声学测量中为确定房间吸收的修正项,需测量混响时间。如根据GB/T19889(所有部分)进行隔声测量和根据GB/T14367进行声功率测量。我国在相关建筑规范中规定了教室等房间的混响时间要求,但对绝大多数的房间,需要设计者根据房间相应的使用功能要求来确定混响时间指标和进行合理设计。GB/T36075的本部分旨在规范混响时间的测量,并就其对房间音质的重要性达成共识,促进其应用。GB/T36075的本部分中规定了确定混响时间的两种不同评估范围,即20dB和30dB。建议首选20dB的评估范围,原因如下:
a)混响时间的主观评价与衰变过程的早期部分有关;b)从房间混响时间估算稳态声压级时宜采用声能衰变的早期部分;c)信噪比往往是现场测量存在的问题,一般很难获得超过20dB的评估范围,该范围需要至少35dB的信噪比。
传统的测量技术基于目视检查每条衰变曲线,但使用现代测量设备,衰变曲线通常不显示,这可能会引人异常衰变曲线用于混响时间计算的风险。为此,附录B介绍了量化衰变曲线的非线性程度和弯曲程度的方法。这些量化分析可用于当衰变曲线呈非线性时提出警示,在此情况下的测量结果宜标记为不可靠或不唯一的混响时间。对于使用旋转传声器扫测衰变曲线,鉴手该测量过程中物理意义不够明确,因此规定只有在使用中断声源法、且测量结果只用于计算测量修正项时才允许使用旋转传声器。涉及混响时间测量的其他标准有GB/T36075.1和GB/T20247一2016,前者包含厅堂和观演空间测量,后者为混响室吸声测量,但这两项标准均不适用于如上所述的普通房间。因此,GB/T36075的本部分填补了建筑物声学性能测量的空白。GB/T36075的本部分不重复GB/T36075.1的技术规定,本部分仅涉及各类房间的混响时间测量。
-iiiKAoNniKAca
1范围
GB/T36075.2—2018/IS0O3382-2:2008声学室内声学参量测量第2部分:普通房间混响时间
GB/T36075的本部分规定了普通房间混响时间的测量方法、测量步骤、测量设备、测点数量、结果评价和测试报告式样
测量结果可用于声源声压级测量和隔声测量等声学测量中修正项的计算,并可用于与房间的混响时间设计要求进行比较。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T36075.1—2018声学室内声学参量测量第1部分:观演空间(ISO3382-1:2009,IDT)ISO18233声学建筑声学和室内声学中新测量方法的应用(Acoustics一Applicationofnewmeasurement methods in building and room acoustics)IEC6126o电声学倍频程和分数倍频程滤波器(Electroacoustics一Octave-bandandfractionaloctave-band filters)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
衰变曲线decaycurve
描述声源停止发声后房间内某处声压级随时间衰变的图形。[GB/T20247—2006,定义3.1
注:衰变曲线既可在房间内的连续噪声切断后测得,也可通过对脉冲响应反向积分获得3.2
中断声源法interruptednoisemethod激励房间的宽带或窄带声源中断发声后,直接记录声压级的衰变来获取衰变曲线的方法。[GB/T20247—2006,定义3.3
脉冲响应积分法integrated impulseresponsemethod通过把脉冲响应的平方对时间反向积分来获取衰变曲线的方法。[GB/T20247—2006,定义3.4
脉冲响应impulseresponse
室内某一点发出的Dirac脉冲声在另一点形成的随时间变化的声压。GB/T20247—2006.定义3.5
iiiKAoNiKAca
GB/T36075.2—2018/ISO3382-2:2008注:现实中不可能产生并辐射出真正的Diracdelta函数脉冲。实际测量中,可以采用足够近似的瞬时声(例如射击声)。另一种可选的方法是使用一段最大长度序列信号(MLS)或其他确定平直频谱特性的信号(如正弦扫频信号),并将测得的响应变换回脉冲响应。3.5
J reverberation time
混响时间
(室内声学参量)声音达到稳态后停止声源,平均声能密度自原始值衰变百万分之一(60dB)所需要的时间。
注1:混响时间的单位为秒(s)。注2:可通过对较短的取值范围作线性外推导出声压级衰变60dB的混响时间,但测量结果要予以相应的标注,基于声压级衰减初次达到原始值以下5dB与25dB的两个时间点之间的衰变曲线导出的混响时间,标记为T20:基于声压级衰减初次达到原始值以下5dB与35dB的两个时间点之间的衰变曲线导出的混响时间,标记为Tao。
大房间largeroomvolume
容积大于300m的封闭空间。
4测试条件
4.1概述
很多房间中,现场人员的数量对混响时间有很大的影响。混响时间的测量宜在室内无人的状况下进行。但如果一个房间内的在场人数不超过两人,该房间仍可被认为是处于无人占用状态,除非另有规定。如果测量结果用于校正所测量的声压级,那么在场人数宜与测量声压级时相同。大房间中,空气吸收引起的衰减对高频吸声产生显著影响。对于精密级测量,通常应测量房间空气的温度和相对湿度
如果在2kHz混响时间小于1.5s,在4kHz混响时间小于0.8s,空气吸收的贡献可忽略。在此情况下,没有必要测量温度和相对湿度。4.2
测量设备
4.2.1声源
测量用声源的辐射特性宜尽可能接近于无指向性辐射。对于精密级测量,声源的指向性应满足GB/T36075.1一2018中A.3.1的要求;对于简易级和工程级测量,对指向性无特别要求。声源应能产生足够大的声压级,以保证衰变曲线上所要求的最小动态范围,且不被背景噪声所影响。4.2.2传声器及分析设备
应使用全指向传声器测量声压级并通过以下方式之一获得输出:一直接接人放大器、滤波器、显示衰变曲线的仪器或获得脉冲响应的分析仪器。接入信号录音装置以备后期分析。4.2.2.1传声器及滤波器
传声器宜尽可能小,直径不宜大于14mm,如传声器是压力响应型或自由场响应型,并配置了无规人射校正器,其直径允许达到27mm。倍频程或1/3倍频程滤波器应符合IEC61260的要求,2
iiKANiKAca
2声级衰变记录设备
GB/T36075.2—2018/IS03382-2:2008形成(显示和/或评价)衰变曲线的记录仪应采用如下任意一种平均方式:a)指数平均,输出连续曲线:
b)指数平均,对连续平均值进行依次离散采样得到输出值;c)线性平均,对线性平均值进行依次离散采样得到输出值平均时间:指数平均设备(或类似设备)的时间常数应小于并尽可能接近于T/30;线性平均设备的时间常数应小于T/12,此处T为测得的混响时间。对于记录离散点序列衰变曲线的设备,各点的时间间隔应小于设备时间常数的1.5倍。测试时记录设备可随时进行调整,可以调整时间刻度使视觉上衰变曲线斜率尽可能的接近45°注1:指数平均设备的平均时间为4.34[=10lg(e)除以衰变率,其中仪器的衰变率为分贝每秒(dB/s)。注2:记录声压级随时间变化的商业化仪器,基本等同于指数平均的记录设备。注3:当使用指数平均设备时,不宜把时间常数设置成远小于T/30。当使用线性平均设备时,不宜把点与点之间的间隔设置成远小于T/12。在一些连续测量的过程中,可把时间常数在不同的频带设成不同的值,但在其他测量过程中这样做可能不切实际,可使用按上述方法确定的最短混响的频带的时间常数或者间隔,从而满足所有频带的测量。
过载显示
在测量过程中任何仪器均不得出现过载。对于脉冲声源.应使用峰值指示器监视过载。4.3
测量位置
4.3.1概述
使一个房间中达到适当覆盖范围所需的测量位置和测量次数的最小数量见表1,对于复杂形状的房间宜增加测量位置。传声器位置的选择应包括那些可能会导致房间混响时间产生显著差异的区域表1测量位置和测量次数的最小数量组合、位置及测点
声源一传声器组合
声源位置
传声器位置
各测点上衰减测量次数(中断声源法)简易级
工程级
。当测量结果用于作为其他工程级测量的修正项时,仅需要1个声源位置和3个传声器位置1采用中断声源法时,可同时采用多个不相关声源。精密级
采用中断声源法时,当测量结果用于作为其他测量的修正项时,可采用旋转转杆上的传声器进行扫测代替多个传声器位置测量。
对于中断声源法,通常通过在每个测量位置上重复测量来获得所需衰变曲线数量。但也充许每条衰变曲线测量均采用新的测量位置,前提是衰变曲线总数满足规定要求声源的位置可以根据房间的使用情况置于室内通常的位置上。对于居室或没有通常的声源位置存在的小房间,一个声源宜置于房间的一个角落里。传声器位置之间的距离宜至少为1/2波长,即常用频率范围内的间距约为2m。任一传声器位置与最近的反射面之间的距离(包括地板)宜至少为1/4波长,通常约为1m。宜避免使用对称的位置。在采用移动传声器的情况下,扫测半径应至少为0.7m。HiiKAoNiKAca
GB/T36075.2—2018/IS03382-2:2008扫测平面与室内表面(墙壁,地板,顶棚)的任意平面的夹角不应小手10,扫测的持续时间不应少于15s。
传声器位置不应靠得太近。否则,不相关位置的数量少于测量位置的实际数。表1中给出的最小数量是指不相关位置的数量。
为了避免直达声的影响过分强烈,传声器不应离声源太近。二者之间的最小距离dmm可用式(1)计算:
dmin=2
式中:
V容积,单位为立方米(m);
声速,单位为米每秒(m/s);
↑——预期的混响时间的估计值,单位为秒(s)。4.3.2简易级
....1)
简易级准确度测量适用于在噪声控制工程中评价房间吸声效果,以及用简易级测量方法测量空气声隔声和撞击声隔声(参见参考文献[6])。简易级测量只需测量倍频带,其倍频带测量的标称准确度优于10%,参见附录A。
测量混响时间要采用至少1个声源位置和至少2个“声源-传声器”组合位置,测量结果为各次测量的平均值,见表1。
4.3.3工程级
工程级准确度测量适用于对建筑性能进行检验,进而判断是否符合混响时间或房间吸声的相关标准要求。进行建筑和建筑构件隔声测量时(参见参考文献3),其中的混响时间宜采用工程级测量,其倍频带测量的标称准确度优于5%,1/3倍频带测量的标称准确度优于10%,参见附录A。测量混响时间要采用至少2个声源位置和至少6个不相关的“声源-传声器”组合位置,见表1。4.3.4精密级
精密级准确度测量适用于需要高测量准确度的测量。其倍频带测量的标称准确度优于2.5%,1/3倍频带测量的标称准确度优于5%,参见附录A。测量混响时间要采用至少2个声源位置和至少12个不相关的“声源-传声器”组合位置,见表1。5测量方法
5.1概述
本部分给出两种测量混响时间的方法:中断声源法和脉冲响应积分法,两种测量方法的期望值是样的。测量频率范围取决于测量的目的,无特别的频带要求时,简易级测量的频率范围宜至少为250Hz~2000Hz。工程级和精密级测量的频率范围:倍频带测量宜至少为125Hz~4000Hz.1/3倍频带测量宜至少为100Hz5000Hz。5.2中断声源法
5.2.1房间的声激励
使用扬声器作为声源,输入扬声器的信号应为宽频随机或者伪随机电噪声信号。当使用伪随机噪4
iiKAoNiKAca
GB/T36075.2—2018/ISO3382-2:2008声时,应随机中止,不得使用重复序列。声源应能产生足够高的声压级,以保证测量T2.时相应的测试频带衰变曲线的起始段至少比背景噪声高出35dB。如果测量T3o,则要求在每个测试频带衰变曲线的起始段至少比背景噪声高出45dB。采用倍频程进行测量时,信号的带宽不应小于被测的倍频带;采用1/3倍频程进行测量时,信号带宽不应小于被测的1/3倍频带。在实际被测的倍频带内的频谱应是平直的。另外,可采用具有粉红噪声频谱、频率88Hz~5657Hz在封闭空间内能形成稳态混响声的宽带噪声,从而覆盖中心频率100Hz~5kHz的1/3倍频带和125Hz到4kHz的倍频带范围。对工程级和精密级的测量,房间的声激励需要持续一定的时间,以便使室内的声场在开始衰减之前达到稳态。因此,要求激励时间至少持续几秒钟且不短于混响时间的1/2。对简易级的测量,也可使用短时激励或脉冲信号代替激励噪声信号,但测量准确度将低于4.3.1给出的值。
5.2.2测量平均
传声器位置的数量由所需的测量准确度要求决定。然而,考虑到声源信号本身固有的随机性,有必要对每个测点进行多次测量并取平均,以获得可接受的测量准确度(见7.1)。可按以下两种方法之一对每个测点位置测量值进行平均:先对单个衰变曲线进行混响时间取值,再将取得的所有混响时间进行算术平均:先对各声压级衰变曲线进行集合平均,得出衰变曲线后再求混响时间。各条衰变曲线从其起始点起进行同步叠加,各衰变曲线上对应时刻的声压值平方后叠加,得出集合平均后的总衰变曲线,据此衰变曲线再求出混响时间T,所有的测量中声源发出的声功率保持相同很重要本方法为首选方法。
5.3脉冲响应积分
5.3.1概述
房间中从声源位置到接收器位置的脉冲响应是一个确定的量,可以用各种各样的方法进行测量(例如使用发令枪、脉冲电火花、猝发声、扫频信号或MLS等作为测量信号)。本部分不排斥任何其他能够得出正确的脉冲响应的方法。
5.3.2房间的声激励
可使用发令枪等或其他自身不产生混响且其频谱宽度满足5.2.1的要求的设备作为声源,直接测量脉冲响应。脉冲声源应能产生足够高的峰值声压级,测量T2时应保证衰变曲线的起始端至少比相应频段内的背景噪声高出35dB。如果测量T30,则要求至少比背景噪声高出45dB。可用一些特殊的声信号,只需对传声器信号作特殊处理即可得到脉冲响应(详见ISO18233),并可获得更好的信噪比。若声源的频谱和指向特性均能满足要求,就可使用扫频或伪随机噪声(例如最大长度序列MLS)。由于信噪比的改善,声源的动态范围比前面章节要求的低得多。如果使用了同步时间平均(例如为了提高信噪比),则必须验证在整个测量平均过程中脉冲响应始终保持不变。使用这些在信号分析时进行频率滤波的技术进行测量,激励信号足以覆盖测量频段。5.3.3脉冲响应积分法
通过对脉冲响应的平方进行反向积分得出各个倍频带或1/3倍频带的衰变曲线。详见GB/T 36075.1.
注:无限次中断声源法测量得到的平均衰变曲线,相当于单个脉冲响应平方的积分。5
GB/T36075.2—2018/IS03382-2.20086衰变曲线评价
根据衰变曲线上稳态级下降5dB~25dB的范围段计算T2的值。就脉冲响应积分法而言,稳态级是指脉冲响应积分后的总能量级。在计算范围内,应采用最小二乘法拟合直线;如果仪器直接绘出衰变曲线,应手动绘出尽可能靠近衰变曲线的一条直线;也可采用能提供类似结果的其他算法,最小二乘法的计算式见附录C。上述直线的斜率称为衰变率d,单位为分贝每秒(dB/s),从而可算出混响时间:T20=60/d。T3的值根据5dB~35dB的范围段计算。如果混响时间计算使用声级记录仪绘制衰变曲线并基于视觉上“最适合”的直线代替线性回归分析,那么结果的可靠性将低于回归分析。为确定混响时间,衰变曲线应近似为一条直线。如果曲线呈非线性,这可能表明空间具有不同混响时间的混合模式,其测量结果可能是不可靠的。附录B中提出了两种表述非线性衰变曲线的指标为进行混响时间的准确评价,不建议采用非连续信号激发房间后直接获取衰变曲线的方法(例如用声级记录仪记录枪响),该方法仅适用于为调查目的而进行的简易级测量,7测量不确定度
7.1中断声源法
由于激励信号的随机特性,中断声源法存在测量结果的不确定性,这种不确定性很大程度上依赖于执行平均的次数。曲线整体平均和混响时间数值平均同样依赖于平均次数。测量结果的标准偏差G(T20)G(T30)可分别按式(2),式(3)估算:(T2)=0.88T20
(T3)=0.55T30
式中:
带宽,单位为赫兹(Hz);
每一测点位置测量的衰变曲线数量:[1+1.90/
/1+1.52/m
独立测点的数量(声源位置和接收位置的组合);T20—据20dB估值范围确定的混响时间;T30—据30dB估值范围确定的混响时间,.+.+.
(3)
式(2)和式(3)来源于参考文献[1]和[2],并根据有关的平均方式进行了一定的假设,参见附录A。对于倍频程滤波器来说,B0.71f,对于1/3倍频程滤波器来说,B=0.23f.其中,f.为滤波器的中心频率,单位为赫兹(Hz)。测点数量相同时,倍频带测量可获得比1/3倍频带测量更好的测量准确度。
2脉冲响应积分法
使用脉冲响应积分法测量可得到相当于用中断声源法在每点测量10次的平均结果。因此,以增加各测点测量次数来提高测量准确度是不必要的7.3滤波器和检波器的下限
在混响时间非常短的情况下,衰变曲线有可能受滤波器和检波器的影响。采用传统的正向分析法6
得到有效结果的下限见式(4)和式(5):式中:
滤波器带宽,单位为赫兹(Hz);T
一测得的混响时间,单位为秒(s):BT>16
T>Taet
Tdei—平均检波器的混响时间,单位为秒(s)。GB/T36075.2—2018/IS03382-2:2008·4)
注:采用GB/T36075.1一2018中介绍的反向时间技术可分析非常短的混响时间,在此情况下,可靠结果的下限条件为:BT>4和T>Tae/4。
空间平均
各声源及传声器位置下的测量结果,无论对指定区域还是整个房间而言,均应进行平均以获得一个空间均值。该空间均值应采用下列任一方法来实现:混响时间的算术平均,即将所有独立的声源和传声器位置下测得的混响时间进行平均得到空awww.bzxz.net
间均值。可计算标准偏差以提供测量准确度和混响时间的空间变化;b)
衰变曲线的集合平均,即各条衰变曲线从其起始点起进行同步叠加,见5.2.29结果表达
图表及曲线
各频带测量计算出的混响时间应以表格形式给出,也可给出测量结果的曲线图绘制曲线图时,宜采用直线连接点图或柱状图。横坐标应以对数刻度表示频率,纵轴应使用包括零的原点的线性时间标度或对数标度。宜在频率轴上标注出符合IEC61260的倍频程中心频率。在测量结果表和曲线图中应明示所测混响时间是T20还是T309.2
测试报告
测试报告至少应包括下列内容:说明测量依据为本部分;
被测房间唯一性标识的必要信息(例如名称及所在位置);b)
注明比例的房间概图;
房间容积;
注:如果房间不是封闭的,要对给出的房间容积进行说明。e)
房间状况(家具陈设、在场人员数量等);精密级测量时,给出测量期间室内温度和相对湿度;声源类型;
所用声源信号的说明;
测量准确度级(简易级、工程级或精密级)以及声源和传声器位置等测量细节,最好将测点位置标注在概图上,并注明测点高度;测量装置和传声器的说明;
从衰变曲线得出混响时间的方法(由最小二乘法计算出最佳拟合或由视觉得出最佳拟合,见第6章);
每个测点上测量结果的平均方法(见5.2.2);7
GB/T36075.2—2018/ISO3382-2:2008全部测点测量结果的总平均方法(见第8章):m)
测量结果表;
测量日期和测量单位的名称。
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