标准号：GB/T 25079-2010
标准名称：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
英文名称：Acoustics-Application of new measurement methods in building and room acoustics--MLS and ss methods (ISO18233:2006,IDT)
标准格式：PDF
发布时间：2010-09-02
实施时间：2011-04-01
标准大小：1.43M
标准介绍：本标准规定了测量建筑物和建筑构件声学特性新方法的应用导则和要求，同时也给出了激励信号的选择、信号处理和环境控制的导则和要求，以及对被测系统线性和时不变性方面的要求
本标准适用于以下测量，如房问之间和外墙的空气声隔声量、房间混响时间和其他室内声学参量的测量、混响室声吸收振级差和损耗因子的测量
本标准所定义的方法可以代替如GB/T19889(所有部分)，SO3382(所有部分)和GB/T21228.1所定义的传统方法
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版木。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T3241倍频程和分数倍频程滤波器( eqv Iec61260:1995,GB/T3241-1998)
GB/T3785声级计的电、声性能及测试方法(IEC61672-1,NEQ)
3术语、定义及缩略语
下列术语和定义适用于本标
传统方法 classical method
直接通过记录的无规噪声或脉冲信号的响应来测定声压级或衰变率的传统测量方法
新方法 new method
利用各种确定性信号首先获得被测系统脉冲响应，从而得到所需的声压级和衰变率的测量方法注：新方法其有传统方法所不具备的一些其他固有特点，如新方法能够避免其他声源的噪声干扰。

ICS17.140
中华人民共和国国家标准
GB/T25079—2010/IS018233.2006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
Acoustics-Application of new measurement methods inbuilding and room acoustics-MLS and SS methods(ISO18233:2006,IDT)
2010-09-02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
2011-04-01实施
规范性引用文件
术语、定义及缩略语
脉冲响应测量
频率响应函数测量
8精密度
9测试报告
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
参考文献
最大长度序列法
正弦扫频法
GB/T25079—2010/ISO18233:200610
GB/T25079—2010/ISO18233:2006建筑声学和室内声学中新测方法的应用本标准等同采用ISO18233：2006《声学方法》（英文版）。
本标准对等同采用的国际标准进行了编辑性修改。本标准的附录A和附录B为规范性附录。本标准由中国科学院提出。
本标准由全国声学标准化技术委员会（SAC/TC17)归口。本标准起草单位：中国科学院声学研究所、中国建筑科学研究院。本标准主要起草人：吕亚东、仇波、苗振伟、谭华、程明昆、尹、徐欣。MLS和SS
GB/T25079—2010/ISO18233:2006引言
用来测量声音传播现象的随机信号分析方法从1960年开始发展，但是由于当初缺乏有效的计算能力，这些方法只能适用于设备良好的实验室。随着数字电路、功能强大的通用计算机的发展，以及数字信号处理元件在现场声学测量中的应用，使得基于扩展的数字信号处理的测量仪器的应用日趋成熟。目前，专用仪器和能够在通用计算机上运行的专业软件已经采用了这些测量方法，并且获得了广泛应用。与传统方法相比，新方法具有很多优点，例如：抑制背景噪声和扩展测量范围。但如果不遵守某些导则，也可能得不到可靠的结果。同时，与传统方法相比，新方法可能对时间变化和环境条件变化更加敏感。
本标准旨在为建筑声学和室内声学新测量方法给出相关要求和导则，同时这些要求和导则也能够适用于应用这些方法的测量设备。即使是对传统方法及其测量设备富有经验的人，可能也意识不到新方法某些应用的困难和局限性，因此应鼓励每个使用者对新方法的理论基础有一个更加深入的理解，同时应鼓励仪器设备生产商给出设备应用更多的指南，并将测量结果不可靠时能够及时给出警示作为仪器设备的设计目标。本标准给出了在建筑和建筑构件隔声测量、混响时间及相关物理量测量中新方法应用的要求和导则，参考文献给出了有关测量内容、测量点数目和位置选择以及测量条件的传统方法的相关标准。1范围
GB/T25079—2010/ISO18233:2006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
本标准规定了测量建筑物和建筑构件声学特性新方法的应用导则和要求，同时也给出了激励信号的选择、信号处理和环境控制的导则和要求，以及对被测系统线性和时不变性方面的要求。本标准适用于以下测量，如房间之间和外墙的空气声隔声量、房间混响时间和其他室内声学参量的测量、混响室声吸收、振级差和损耗因子的测量。本标准所定义的方法可以代替如GB/T19889（所有部分），ISO3382（所有部分）和GB/T21228.1所定义的传统方法。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T3241倍频程和分数倍频程滤波器（eqvIEC61260：1995，GB/T3241—1998）GB/T3785声级计的电、声性能及测试方法（IEC61672-1,NEQ）3术语、定义及缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1.1
传统方法classicalmethod
直接通过记录的无规噪声或脉冲信号的响应来测定声压级或衰变率的传统测量方法。3.1.2
新方法newmethod
利用各种确定性信号首先获得被测系统脉冲响应，从而得到所需的声压级和衰变率的测量方法。注：新方法具有传统方法所不具备的一些其他固有特点，如新方法能够避免其他声源的噪声干扰。3.1.3
有效信噪比effectivesignal-to-noiseratio信噪比signal-to-noiseratio
由激励源产生和新方法得到的信号部分的方均值与由同样方法和非激励源产生的信号中不需要部分的方均值之比，取以10为底的对数再乘以10。注1：有效信噪比用分贝表示
注2：在基于传统方法建立的新方法测试步骤中，用有效信噪比代替通常的信噪比，3.1.4
峰噪比peak-to-noise ratio
由激励源产生和新方法得到的信号部分峰值的平方与由同样方法和非激励源产生的信号中不需要部分的方均值之比，取以10为底的对数再乘以10。注：有效峰噪比用分贝表示。
GB/T25079—2010/ISO18233:20063.1.5
分数倍频程fractional-octavebandGB/T3241规定的分数倍频程滤波器从下限到上限的频率范围，单位为Hz。注：倍额程和分数倍频程滤波器均为特定的分数倍额程滤波器。3.2缩略语
4特指
最大长度序列法
正弦扫频法
4.1最大长度序列法（MLS）
符合本标准的MLS方法被定义为\GB/T25079-MLS”。4.2正弦扫频法（SS）
符合本标准的SS方法被定义为\GB/T25079-SS”。5理论
5.1概述
室内和房间之间的声传播通常可视为近似线性时不变系统。因此，适用于该系统的一般理论都可用来建立激励和响应之间的声传播关系。脉冲响应是所有测量的基础。结构振动速度测量及室内声压级测量均可采用该方法。5.2室内声
GB/T19889的第3部分至第5部分、第10部分和第14部分规定了建筑构件以及房间之间空气声隔声的测量方法。ISO3382（所有部分）规定了混响时间的测试方法。为了测试这些物理量，应使用噪声激励，对室内声压级和混响时间进行测量，对于混响时间的测量，噪声源应当开启一段时间以获得稳态声压，然后关闭噪声源，观察房间中的声衰变。在本标准中，将噪声源关闭时刻设为时间零点，t=0。声压级随时间变化的记录一般包含房间稳态声压级和混响时间的信息。图1是典型的声压级与时间关系图。噪声源关闭前的稳态声压级为t<0时记录的信息，≥0包含的是衰变信息。衰变信息经过进一步处理可以获得混响时间。GB/T19889及ISO3382系列标准定义的房间空气声测量的传统方法规定采用随机信号作为激励源。尽管通常情况下房间可以被描述成一个确定性系统，但由于随机激励信号的统计分布，使得最终结果有一定的随机变化，并用标准偏差来表征这种随机性。因此，通常需要取多次测量结果的平均值来逼近统计意义上的期望值。传统方法是通过空间测点的测量结果取平均来获得房间的平均值。本标准所述方法旨在获得分数倍频程的测量值。需要选择相应的要求和导则。如参考文献6所示，通过直接处理激励信号源（扬声器）和观测点（传声器）之间的脉冲响应可以获得某特定观测点的期望衰变，无需平均。只要系统是线性和时不变系统，则应用该理论来测量衰变曲线和稳态声压级就能够成立。该理论可以扩展并应用到声源室和接收室的声场测量以及从声源室到接收室的传声测量中。
理论上传统方法测得的基于噪声激励的响应可以描述为激励信号和房间脉冲响应的卷积。但是，在基于噪声激励的传统方法中，可以直接记录的是响应，而一般情况下脉冲响应则是未知的。按照本标准所介绍的新方法，可以通过处理脉冲响应本身来得到测量结果。注：脉冲响应通常为包括放大器、传感器、所用滤波器以及发射点与接收点之间的封闭空间组成的系统的综合脉冲响应。
Lo激励信号关闭前的稳态噪声级；LN
背景噪声级；
一时间。
注：t=0时，激励信号关闭。
GB/T25079---2010/IS018233.2006图1声压级随时间变化的典型曲线可以采用多种方法来获得脉冲响应和对脉冲响应进行傅里叶变换得到的频率响应函数。如果在正常测试条件下这些方法表明能够获得可靠的结果，就可以采取所有这些方法。用稳态白噪声信号激励房间系统，并且持续足够长的时间以获得稳定的声场，在t一0时关闭声源，在t≥0的任意时刻预期声压级L(t)(单位：dB)可表示为：L(t)=10lg
式中：
W。常数，指激励信号单位带宽功率；h(t)
一脉冲响应；
一计算声压级而任意选取的参考值。Cref
h2(t)dt
与基于传统方法的预期衰变相对应的衰变曲线通常可近似为直线。（1)
注：由于时间t是积分的下限起始点，因此式（1)可以看成一个反向积分，经公式等价变换，从十开始反向积分到实际时间，过去曾使用录音倒带模拟技术实现反向积分。式(1)不包含测量过程通常伴随的外部噪声。若测量系统运用分数倍频程滤波器，则式（1)描述的是按照传统方法获得的滤波频带的预期衰变。式（1)可用于计算关闭声源后任意时刻的预期声压级。运用此公式也可以计算出关闭声源之前的平均声压级L。(单位：dB)。设式(1)中的t=0,则：Lo=10lg
h2(t)dt
图2举例说明如何用传统方法和新方法获得声压级与时间之间的函数关系。5.3两室之间声传播
（2）
若噪声源放置在声源室中，声压级的测点为S，则可按照式(2)由激励点和测点S点之间的脉冲响应h1(t)获得预期声压级Li(单位：dB)：[Wn(e)dt
Lr=10lg
（3）
GB/T25079—2010/IS018233:2006L4
声压级；
-脉冲响应；
时间。
a）传统方法
b）新方法
注：在传统方法中，预期衰变曲线的近似值Lm（t)为多个基于噪声激励法测得的衰变曲线Lr（t)，L(t)，，Ln(t)的平均值。而在新方法中，预期衰变曲线L(n)是通过处理脉冲响应(t)获得。图2传统方法和新方法之间差异的图解同样，若在相邻接收室中的R点测量声压级，则可由激励点和测点R点之间的脉冲响应h2(t)获得预期声压级Lz(单位：dB)：
『w。
L2=10lg
[h?(t)dt
声源室和接收室之间的预期声压级差D(单位：dB)由式(5)计算：hi(t)dt
DLi-L2=10lg
h(t) dt
由式(5)可见，预期声压级差与激励信号功率W。及参考值Crat无关。注：本标准的新方法也可以应用到建筑物外墙的隔声测量。测量中一个测点应位于建筑物的户外位置。5.4频率响应函数的应用
（5）
在信号与线性时不变系统理论中，正弦信号具有独特的作用。如果忽略信号开启和关闭时产生的瞬态现象，线性时不变系统对正弦信号的响应仍为相同频率下的正弦信号，但幅值（增益）和相位会发生4
GB/T25079—2010/ISO18233:2006变化。将输入和输出信号之间的幅值和相位的变化信息作为频率的函数表示出来，称为系统的频率响应函数。与脉冲响应一样，频率响应函数可给出任意输入信号的全部响应信息。对脉冲响应进行傅里叶变换可以得到频率响应函数。应用帕塞瓦尔(Parseval)定理，式（2)可改为：00
Wo|h2(t)dt-
式中：
一角频率；
[H()\da
H(）——对系统脉冲响应h(t)进行傅里叶变换得到的频率响应函数：H(w) =F(h(t)) =
式中：j=V-1
h(t)e-iatdt
注：式(6)中，假设t<0时h(t)=0,这与物理可实现的因果系统相一致。（6）
（7）
从式（6)中可以看出，声压级计算只与频率响应函数的模量有关。而混响时间的测量则与频率响应函数的相位和模量有关。
将式（5)、式（6)联立，即可通过房间的频率响应得到声源室和接收室之间的预期声压级差D。分数，上限频率为f2=
倍频程（下限频率为f1：
)的预期声压级差D(单位：dB)可表示为：|H()}2da
D=Li—L2=10lg
6脉冲响应测量
6.1概述
JH2()|2da)
典型的房间脉冲响应为具有许多周期的振荡信号。信号的包络是非规则的，但是通常有一个很短的脉冲时间，然后以指数的形式衰变。可以将房间对很短的声音脉冲的响应作为房间的脉冲响应。但是，在大多数情况下所用的声源不是扬声器，因此很难控制激励信号的频谱及指向性。为了获得对激励信号的必要控制，在许多实际情况中通过数字信号处理获得脉冲响应。用已知信号激励房间一段时间，从房间对激励信号的响应中计算出房间的脉冲响应。激励信号分布在一个很长时间周期内以便增加总辐射能量。这种处理方法可增加所获得的动态范围，减少外部噪声的影响。参考文献介绍了脉冲响应的几种测量方法，见参考文献[6]～[8]和[13]～[15]。测量脉冲响应时，不允许改变声源及传声器位置，因为这会违背被测系统所需的时不变性要求。房间的脉冲响应由房间的地板、天花板和墙壁反射的声波相互作用形成。在多次反射之间，室内空气影响声传播。空气的流动或声速的变化（由气温引起）也可能违背被测系统的时不变性要求。6.2激励信号
6.2.1概述
在传统方法中，激励信号为随机信号或带宽至少与测量道道的带宽相等的脉冲信号。噪声信号的随机性使得测得的声级随机分布，并且也限制了测量的重复性。新方法采用确定的激励信号，这些信号可以被准确地再现，从而增强了测量的重复性。5
GB/T25079—2010/ISO18233:20066.2.2频谱要求
6.2.2.1概述
激励信号的有效频率响应范围应至少覆盖实际被测分数倍频程。如果进行覆盖整个音频范围的宽带测量，目的是使得接收点接收到的激励信号谱形与周围背景噪声的谱形接近，这样就可以获得与频率无关的信噪比。典型的背景噪声源（由空调系统、交通等）具有随频率的降低而增加的频谱。因此，当测量房间的脉冲响应时，要加强激励信号的低频成分。在大多数类似情况下，适合采用粉红噪声激励信号（每个分数倍频程上具有相同的能量），以获得足够的信噪比。
在隔声测量中，隔声量通常会随频率的增加而增加，因此有必要增加激励信号的高频成分能量。最完善的调整方法是既能补偿测量扬声器的声功率响应，又能适应背景噪声的谱分布。能够完成这两项功能比较理想的方法是：在预先指定的测量频率范围内，将光滑后的背景噪声的谱分布与扬声器的反向响应相乘，作为合适的激励信号谱的发声模式。6.2.2.2重复激励信号
如果应用重复激励信号，激励信号的频谱将包含窄带谱线，相邻谱线的距离△为信号的重复周期TREP的倒数：
Af=TREP
（9）
为了保证房间所有简正振动模式均被激励起来，信号的重复周期不应比被测房间的混响时间短。这一要求均适用于混响时间和声压级差测量：TREP≥T
.....10)
注：房间的每一个简正振动模式均可通过一个具有特定品质因数（Q因数）的二阶带通函数通近。品质因数越大意味着赖率响应带宽越窄和激励信号停止后衰变时间越长。对于一个带宽为（衰变一3dB)B(单位Hz)的二阶方程，实际混响时间大约是（2.2/B)。要求重复时间应保证任意房间简正振动模式的带宽中至少有两条激励信号的频谱线落于其内。
6.2.2.3非重复性激励
非重复性激励信号可以是任意合适的长度。但是，在激励信号之后需要保持一定时段的安静，以保证准确记录衰变响应。应在至少等于1/2混响时间的时段内记录衰变。对于一个从低频向高频扫描的扫频信号（见附录B)，所要求的静默时段长度由上限频率的混响时间决定。6.2.3声压级及线性度
激励信号的声功率应足够高，以获得能够满足所适用传统方法的标准所要求的有效信噪比。通常，运用确定性激励信号的方法比传统方法能够更好地抑制外部噪声。与传统方法相比，信噪比能够提高20dB到30dB甚至更高。使用扬声器通常会将非线性失真引人系统。非线性失真不符合新方法的线性度要求。扬声器的非线性失真会随声压级的增加而增大。使用者应意识到这个问题，并试验不同的激励信号声压级以获得最佳信噪比。有时通过降低激励信号的声压级，信噪比反而会升高。在附录A介绍的MLS方法的应用中，需要特别考虑这个问题（见附录A)。如果建立得当，附录B介绍的MLS正弦扫频法能够有效地消除谐波失真对测量结果带来的影响。脉冲响应衰变到噪声本底的区域通常最容易受到非线性失真的影响。这使得混响时间测量比声压级差测量更容易受到失真效应的影响。6.2.4指向性
声源的指向性应符合所适用的传统方法的规定要求。6.2.5声源位置数目
声源位置数目应符合所适用的传统方法的规定要求。6
6.3响应测量
6.3.1测量传感器
GB/T25079—2010/ISO18233:2006测量传感器（通常指测量传声器）应符合所适用的传统方法的规定要求。6.3.2频率计权
附录A和附录B中介绍的方法描述了宽带脉冲响应的测量。对宽带脉冲响应做进一步处理可以得到所要求频带范围的分数倍频程计权脉冲响应。尽管式（1)至式（5)为一般性的，这些公式中的脉冲响应应为分数倍频程计权，以使得最终结果对各个分数倍频带都有效。
分数倍频程计权脉冲响应原则上可以作为对宽带脉冲响应信号的分数倍频程滤波器（GB/T3241规定的分数倍频程滤波器)输出而得到。当选择方法进行要求的频率计权时，对于传统方法所规定的适当类型滤波器，应采取措施保证频率计权的允差符合GB/T3241的要求。应选择合适的采样频率，并采取措施防止频率混登带来的不利影响。对于重复信号的激励，应按照对激励信号要求所设定的时间和频率分辨率记录响应，并且应记录一个或多个周期的激励信号响应。对于非重复信号和声压级的测量，脉冲响应的记录部分应当涵盖从激励信号的开始直到每一分数倍频程响应衰变30dB以上的时间。对于运用非重复激励信号测量混响时间，至少应记录所适用的传统方法要求的衰变部分。
6.3.3声压级线性度和动态范围
信号处理要有足够的分辨率和动态范围，以满足GB/T3785中对声压级线性度的要求。不能像检测普通的声学测量仪器那样，来检测旨在应用新方法来获得结果的测量仪器。一般说来，对传声器信号进行数字化处理，运用数字处理系统对传声器信号进行采样来得到结果。通常，可通过普通测试检验传声器和数字线路的正常工作，但不能检验全部计算过程。只要设备能够获得有效结果，数字处理的准确度系由设备的设计决定，而不受设备老化或操作环境条件变化影响。推荐通过进行可以同传统方法测量结果比较的实验，来检测系统的设计和操作的有效性。用来进行验证测试的房间要有良好可控的声学特性，并且选固定点作为测量点。如果运用具有电子输人和输出信号的时不变系统来验证会更加方便。该系统可以采用没有时问调制的数字混响器。检测的范围需要覆盖整个可能的混响时间范围。可以通过向模拟输人或输出信号中增加宽带无规噪声的方法来研究测试设备在较低信噪比情况下的性能。建议定期（若合适的话，周期性）检验传声器、数字线路及激励信号源。6.3.4串扰
反卷积测量技术的应用使得测量可以具有较大的动态范围，常常可扩展到信号声压级低于外部噪声声压级的情况。甚至当信号声压级低于传声器及测量系统的固有噪声的声压级时还能被测量出来。因此，应仔细消除来自不需要信号通道的影响，如电信号串扰。连接激励声源，如扬声器的电缆需远离连接传声器的电缆，并且将它们屏蔽开来。有时甚至设备内部串扰，通常隐含在自噪声中，也会表现出来。用对被测信号灵敏度很低的哑元仿真设备取代正常换能器（传声器）能够足以免除申扰的影响。如果可以的话，将脉冲响应显示出来，这样可以说明可能存在的串扰问题。由于声传播速度有限，并且发射点和接收点有一定的距离，因此接收到的声信号，甚至直达声通常会有一定的延时。串扰信号是电信号，因此通常不会有延时。为排除残余的串扰信号的影响，可以通过给起始脉冲响应信号加窗的方法，来减小任何非声学分量。6.3.5时间积分限
6.3.5.1声压级测量
式（2）给出了无线长积分时间是无限的。这既是不可能的也是不需要的。所记录到的脉冲响应的长度决定了积分上限的最大值。7
GB/T25079—2010/IS018233：2006测得的脉冲响应总是伴随着来自外部噪声源和设备自噪声的不需要的噪声信号。系统的非线性和时变性会增加噪声。随积分时间的增加，积分中这些不需要的噪声所带来的影响也增加。如果从0到t积分，声压级可以表示成：
L=10lg
式中：bZxz.net
背景噪声信号。
e2(t)d
W|h2(t)dt+
在式(11)中，假定h(t)和e(t)不相关，因此忽略交叉项。如果积分上限很小，积分的结果就会很小。图3给出了t对声压级计算结果的影响。Css
声压级（dB)；
a）脉冲响应、背景噪声及两者合成信号的包络图0.1
b）计算声压级与积分上限t关系图一时间与混响时间的比值；
一积分限时间与混响时间的比值；S—脉冲响应信号：
N—背景噪声信号；
CsN—脉冲响应和背景噪声合成的信号。注1：为研究背景噪声对测量结果的影响，本示例的有效信噪比只有10dB。时间为真实时间与混响时间的比值。注2：时间为相对混响时间的比值。声压级通过式(11)计算得到，图中给出的积分的第1部分S、第2部分N，以及积分的全部CsN。0dB是指在没有任何噪声影响，积分限无限长的情况下正确的声压级。注意在本示例中，噪声和脉冲响应的最大包络之差仅10dB。图3积分限
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