听力小百科第54讲——半自由声场

半自由声场指无限大刚性平面一侧的均匀各向同性媒质中其他边界影响可以忽略不计的声场。实际中开阔的室外环境（周围无任何反射物，声源放于地面）和实验室中的半消声室可近似认为是半自由声场。

半消声室是指只有地面对噪声反射，而其它五面均吸收入射声而无反射声的房间。半消声室的地面一般由磨光面等对声频全反射材料铺设成，其他五个壁面和消声室一样由高吸声性能的材料和结构覆盖，以求得各面反射声非常弱。

半消声室的性能主要决定于室内的消声结构和材料。采用“逐步过渡吸声层”结构效果较好，其中应用最广泛的是尖劈结构。尖劈结构的消声室是通过入射声在劈尖间多次反射、逐渐过渡的吸声层的吸收及劈尖与墙壁间所留的赫姆霍兹共振腔共振消耗等，使入射声较小的反射，从而收到消声的效果。

尖劈的吸声性能与尖劈的材料和结构尺寸有关。尖劈总长越长，其低频吸声性能越好，尖劈的长度决定了测量下限的截止频率（吸声系数达99%的最低频率），目前实际应用的多为截止频率波长的1/4。在总长一定时，加大基部尺寸可以提高低频吸声系数，基部长和空腔构成共振腔，当尖劈总长确定后正确选择空腔尺寸可有效提高尖劈低频吸声性能。

为避免室外的声源和振源对消声室内声学测试带来的影响，消声室需要采取一定的隔声和隔振措施。为了隔绝空气声的传递，通常消声室采用基础完全分离的双层墙结构，相应的消声室内外墙上的门也采用隔声门或双层门。

消声室和半消声室自由声场的鉴定是利用球面波的声压级随着测试点到点声源距离的反比规律,来确定自由声场的频率范围和空间范围。由于在消声室内声场要完全符合这个规律是很难做到的，总有一定的误差，因此需要根据不同的测试要求对声场的误差提出不同的指标。对于电声仪器计量校准、检测或电声器件和电声产品的声学特性测量的消声室或半消声室，室内声压级与反比定律理论值的最大偏差，在测试的频率范围内一般小于或等于±1.0dB，即实际测量的声压级随距离变化的曲线与理论曲线相比允许有±1.0dB的偏离。一般来说，离开声源的距离增大，自由场偏离也将增加。

对于噪声源声功率级精密测量用途的消声室和半消声室，室内测得声压级与反比定律的理论值的最大允许误差,在ISO3745-2003标准和我国国家标准与计量校准规范都作了相应的规定，见下图。

[1]《汽车噪声原理、检测与控制》周湧麟,李树珉著. 北京:中国环境科学出版社，1995. 

[2]《声学测量原理与方法》吴胜举，张明铎著. 北京：科学出版社，2014.

[3]《声学手册声学设计与建筑声学实用指南》第5版（美）F.ALTON EVEREST,（美）KEN C.POHLMANN著；郑晓宁译. 北京：人民邮电出版社，2016.