听力小百科第37讲——自由声场、混响声场、扩散声场

媒质中有声波存在的区域。

可忽略边界影响的均匀的各向同性的媒质中的声场，称自由声场。可以在消声室、自然旷野等处实现有限的自由声场。在自由声场中，声波按声源的辐射特性向各个方向不受障碍和干扰地传播。 自由声场是既不存在反射也不存在绕射的声场，且声场中任一点的声压与声源距离的关系服从反比定律。

应用：理想的自由声场很难实现，人们只能获得满足一定测量误差要求的近似的自由声场，称准自由声场，如消声室中的声场，因在一定的频率范围内，房间各界面有效吸收了入射声波，反射对声场的影响可忽略不计。

临床测听中使用的标准声场是一个准自由声场，可进行婴幼儿行为测听、助听器、人工耳蜗等助听装置效果评估。因人耳对于声音的敏感程度有限，准自由声场中对声波传递的干扰相对于人耳的灵敏度而言可以忽略不计。

有两种含义：

① 同扩散声场，见下述；

②指声源在一定大小的空间中稳定地辐射声波时，空间内声场由直达声和混响声迭加组成。邻近声源处以直达声为主，远离声源处则混响声占优势。直达声级与混响声级相等的点到声源的平均距离称混响半径，大于混响半径以外的声场有时就称作混响声场。混响声场可以在混响室中近似达到。

混响声场中，不同位置的声压级几乎是相同的。混响声能的大小，除与声源辐射功率有关外，还与空间大小和各界面的吸声系数有关。在大多数房间内，声源发声后1-2秒，室内声压级Lp就达到稳定值。在离声源一定距离处的声压级可用下式求得（单位为dB）

Lp =10 log10 (WA/a) + 126

 = LW - 10log10 a +6

式中WA是声源的输出声功率，单位为瓦；a是房间总吸声量，单位为平方米；LW是声源的功率级（基准声功率是10-12瓦）。上式表明，若满足几何声学的条件，房间内平均声压级和房间的体积及形状无关，它只取决于辐射声功率WA和房间总吸声量a。

除室内混响声场外，室外如城市高架道路下部和高层建筑密集的区域也存在混响声场。

指满足下述条件的声场：①空间各点声能密度均匀；②从各方向到达某一点声能流的几率相同；③由各方向到达某点的声波相位是无规的。

理想的扩散声场是很难实现的。混响室中要求房间有合适的体积和适当增加固定或活动的扩散体来获得较好的扩散场。

扩散声场与混响声场的应用：常用于专业声学实验室如混响室中，也常用于音乐厅、教堂、剧场、大的阶梯教室等建筑中。

1.直达声：指声源未经反射，直接传到接收点的声音。对于点声源，房间内直达声能密度为：

式中W_A是声源功率，p_r是接收点声压，r是声源与接收点的距离，是空气的特性阻抗。

2.混响声：当房间内声音达到稳态或声源连续发声时在同一时刻所有一次和多次反射声的叠加。房间里混响声声能密度为：

式中W_A是声源功率，是房间内平均吸声系数，S是房间内总表面积，R是房间常数，它的表达式为：