1、ICS 17. 140 A 59 噩噩和国国家标准11: ./、中华人民G/T 25079-201 O/ISO 18233: 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 in building and room acoustics-MLS and SS methods (lSO 18233: 2006 , IDT) 2010田09-02发布2011-04-01实施数码防伪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发布GB/T 25079-201 O/ISO
2、 18233: 2006 目次皿引言.凹1 范围-2 规范性引用文件3 术语、定义及缩略语14 特指.2 5 理论-6 脉冲响应测量7 频率响应函数测量.10 8 精密度.10 9 测试报告.11附录A(规范性附录)最大长度序列法.附录B(规范性附录)正弦扫频法.参考文献.20 I GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 目U吕本标准等同采用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)(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
3、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、尹姚、徐欣。皿GB/T 25079一2010/ISO18233: 2006 sl 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，
4、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s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
5、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。N GB/T 25079-20 1 O/ISO 18233 :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1 范围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),IS0
6、 3382(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/T 3241 倍频程和分数倍频程滤披器(eqv1EC 61260:1995 ,GB/T 3241-1998) GB/T 3785 声级计的电、声性能及测试方法(IEC61672-1 , NEQ) 3 术语、定义及缩暗语3. 1 术语和定义下列术语和定义适用
7、于本标准。3. 1. 1 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。3.1.2 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2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effective signal-to-noise ratio 信噪比signal-to-noise ratio 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
8、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。1 G/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 3.1.5 分数倍频程fractional-octave band GB/T 3241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:倍频程和分数倍频程滤波器均为特定的分数倍频程
9、滤波器。3.2 缩暗语MLS 最大长度序列法SS 正弦扫频法4 特指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/T 19889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
10、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tO时记录的信息，t二三0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/T 19889及IS03382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掘。尽管通常情况下房间可以被描述成一个确定性系统，但由
11、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6J所示，通过直接处理激励信号摞扬声器)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，元需平均。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
12、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。2 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z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。GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 Lo L剖Lo一一激励信号关闭前的稳态噪声级;LN一一背景噪声级;t一一时间。注:t=O时，激励信号关闭。固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
13、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=O时关闭声源，在t注0的任意时刻预期声压级L(t)(单位:dB)可表示为:L(户叫23j. ( 1 ) 式中zWo一一常数，指激励信号单位带宽功率Eh(t)一脉冲响应;Cref一一计算声压级而任意选取的参考值。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。注2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+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
14、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Lo(单位:dB)。设式(1)中的t=O，则:Lo =101gl凹的t)dtl . . . . . . . . . ( 2 ) L -ref J J 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Ll(单位:dB):Ll =1叫主扣。)dtJ. ( 3 ) 3 GB/T
15、 25079-201 O/ISO 18233: 2006 L L L L L一一声压级zh一一脉冲响应zt一一时间。a)传统方法h I h(t)dt L 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Ll，L2 (t) ,LN(t) 的平均值。而在新方法中，预期衰变曲线L(t)是通过处理脉冲响应以t)获得。圄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hz(t)获得预期声压级Lz(单位:dB): L乌z=1 创啕叫g剖|乒Ih屹刷iLVref J J 声源室和接收室之间的预期声压级差D
16、(单位:dB)由式(5)计算:由式(5)可见，预期声压级差与激励信号功率Wo及参考值C时无关。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 G/T 25079一2010/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
17、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(ParsevaD定理，式(2)可改为:Wo I h2 (t)dt =乎I1 H() 12 d. . . . . . . . . . . ( 6 ) J c，J 式中: 角频率;H()一一对系统脉冲响应以t)进行傅里叶变换得到的频率响应函数:比)=Fh(t) = I h(t)e-忖(7 ) 式中:j=.;=I 注:式(6)中，假设tO时h(t)=O，这与物理可实现的因果系统相一致。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
18、率响应得到声源室和接收室之间的预期声压级差D。分数倍频程(下限频率为h=去，上限频率为/2=去)的预期声压级差D(单位:dB)可表示为:6 脉冲晌应测量6. 1 概述毡，1 . ( 8 ) 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。用己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
19、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6J8J和口3J15J。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通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
20、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/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 6.2.2 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。典型的背景噪声惊(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
21、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z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.f为信号的重复周期TREP的倒数:-P -E 1-R -T 一一IJ A . ( 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1昆响时间和声压级
22、差测量:TREP 二三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)的二阶带通函数逼近。品质因数越大意味着频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-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1/271昆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
23、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
24、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 GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 6.3 晌应测量6.3. 1 测量传感器测量传感器(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
25、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叠带来的不利影响。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
26、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
27、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入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间调制的数字混响器。检测的范围需要覆盖整个可能的混响时间范围。可以通过向模拟输入或输出信号中增加宽带元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
28、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)能够足以免除串扰的影响。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
29、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元限的。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 G/T 25079-2010/150 18233: 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t1积分，声压级可以表示成:L=叫式中:E(t)一一背景噪声信号。在式(11)中，假定以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tl对声压级计算结
30、果的影响。L一一声压级(dB); 。一5lO -15 L 5 。-5 -10 15 tr一一时间与混响时间的比值;0.1 0.2 0.3 0.4 a)脉冲响应、背景噪声及两者合成信号的包络图0.1 0.2 0.3 0.4 b)计算声压级与积分上限tl关系图hr-一一积分限时间与混响时间的比值pS一一脉冲响应信号;N一一背景噪声信号;0.5 1, 0.5 1 CSN一一脉冲响应和背景噪声合成的信号。8 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
31、部分N，以及积分的全部CSN0 dB是指在没有任何噪声影响，积分限元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GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 尽管j昆响时间是未知的，由粗略估计适当分数倍频程的混响时间为T，并且按式(12)选择式(11)中的积分上限t: t斗. ( 12 ) 这意味着积分应至少积到平方脉冲响应曲线上衰变-20dB的时刻。t最佳值取决于信噪比。如果背景噪声较低，增大积分限可以提高准确度。目标是得到超过或至少与传统方法要求的信噪比相等的有效信噪比。本标准引述的传统方法标准介绍了低信噪比情况下修正测
32、量声压级的方法。新方法可用于测量有效信噪比，然后自动补偿由噪声带来的影响。如果测试方法己包含噪声补偿，就不需要再进行噪声补偿，即使是传统方法中规定了补偿，也不需要。对每一个分数倍频程或基于T的最大值的一般积分限，分别选择积分限。式(11)可用于计算式(5)定义的声压级差。对于两个房间，式(12)的积分上限t可以独立选取或者采用一个最大值。6.3.5.2 混晌时间测量为了测量声压级，抑制其他噪声的影响，应限制式(1)的时间积分上限。L(t) =叫去;忡。j建议t2应选取脉冲响应h2(t)的指数衰变包络与由外部本底噪声确定的测量相应尾段相交的时刻。参考文献中介绍过不同的补偿噪声和积分截断的方法(见
33、参考文献10J)。6.3.6 晌应平均在对最后脉冲响应进一步处理之前，对多个脉冲响应进行平均可以提高有效信噪比。通过确定的处理过程，可以测定房间的脉冲响应，可以给出重复性信号。但是，典型外部噪声一般是与脉冲响应元关的随机信号。如果平均处理的响应信号的数目增加一倍，信噪比将提高3dB。系统的时变性和非线性将会影响有效信噪比的提高，使其只能达到一个有限值。6.3.7 测量点的数目和空间平均测量点的数目(包含声源和传声器的位置)应当满足所适用的传统方法的测量要求。声级和声级差的组合也应当与所适用的传统方法一致。如果要求先对每个测量房间的声级做平均来获得空间平均声级差，那么也需要遵循类似的程序。6.3
34、.8 稳定性和时不变性从激励信号到接收信号的一系列信号全部都应当具有时不变性。采用附录A介绍的MLS法时，这点特别重要。而附录B介绍的正弦扫频法在这方面具有较好的鲁棒性。系统的时不变性能改善增益(幅度)，尤其能增加相位的稳定性。正常情况下，模拟和数字信号处理过程中所采用的电子元器件具有足够好的稳定性，很少需要考虑其带来的影响。而扬声器的灵敏度则会随音圈的不断加热而变化，因此当信号具有较大功率时，测量结果就会受到扬声器先前使用的影响。因此，应当保持测量环境的稳定性和可重复性。测量期间，不应当改变声源和测量传声器的位置。如果扬声器用于外墙测量，应当固定其位置，并且不能摆动或者转动。注:根据GBjT
35、21228. 1，无规入射的散射系数的测量不在此要求范围内。高频比低频更容易受系统时变性的影响。一般情况下，基于获得脉冲响应的测量方法与传统测量方法相比，新方法测量结果更易受到测量房间内人员的走动影响。脉冲响应的结尾部分比起始部分更容易受系统时变性的影响。因此，测量棍响时间比测量声级差更容易受此影响。系统的时变性会明显增加信号衰变结尾部分的衰变速率，从而使测得的混响时间变短。9 GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 6.3.9 环境条件新测量方法可在传统方法所要求的环境条件下采用。但是，由于新方法对于测量过程中环境条件的改变更敏感，因此，需要特别注意保持测量环境的稳
36、定性，而且需要在附录中所描述的不同的测试方法所要求的限制条件下进行。空气中声传播对于环境条件的改变具有很高的灵敏度。测量空气声传播时，空气中声传播过程也被视为测试系统的一部分。环境条件的改变会引起系统的时变性，这些环境条件的变化主要是温度变化和风速变化。正常条件下，所需较长时间的测量要比所需较短时间的测量更容易受温度变化的影响。如果对各个时段的响应信号作同步平均的话，那么整个测量周期内都需要保持环境条件稳定。本标准也给出了附录A和附录B所述方法的灵敏度信息。但是，如果对采用附录B的方法得到的许多脉冲响应做平均的话，那么附录A中所描述的严格限制的环境条件也应遵循。6.3. 10 校准和准确度检验
37、6. 3. 10. 1 概述正常情况下，所适用的传统方法要求在一系列的测量前后均用声校准器对测量仪器进行校检。当测量基于无指向性工作标准传声器或类似传声器时，如果设备不能通过正常使用声校准器来校准测量仪器，应采用6.3.10.2到6.3.10.3的程序进行操作来保障设备正常的工作。注1:指向性传声器，如8字形指向性的传声器，不能用声校准器进行校检。注2:正常情况下，新方法所获得的测试结果不受通道绝对灵敏度的影响，因为测量的对象不是级差就是级的改变率(混响时间。6.3. 10.2 单测量通道仪器校准进行声级测量时应当使传声器靠近激励信号源。有效信噪比至少应为30dB。应在相同条件下重复测量，对于
38、所有相关的分数倍频程，测量得到的声级差都应保持在所需的测量精度范围内。6.3. 10.3 两个或多个测量通道仪器校准选择某个通道作为参考通道。其他每一通道，其响应都应与参考通道的响应进行比较。待对比通道的传声器应与参考通道的传声器面对面放置。两传声器之间的距离应保持在相关的最高分数倍频程的中心频率相应波长的1/10范围内。声级差为这些传声器靠近激励源放置时的测量结果。其有效信噪比至少应为30dB。每对传声器得到的声级差应满足所有相关分数倍频程的测量准确度要求。建议选用类似设计的传声器(尺寸大小、频率响应、指向性响应等)。有些传声器可能具有保护格栅，如果传声器彼此靠得太近，容易阻挡声入口。7 频
39、率响应函数测量对脉冲响应进行傅里叶变换可以得到频率响应函数。频率响应函数也可作为所需频率范围内的正弦激励信号的响应进行测量，并以幅值和相位的形式记录下来。根据式(的，声级测量元需相位信息。如果采用合适的检测方法，那么其对于系统时不变性的要求要比直接测量脉冲响应小得多。正常情况下，激励信号的频率会连续变化，即从低于被测最低分数倍频带的下限频率逐渐增加到大于被测最高分数倍频带的上限频率。激励信号的频率随时间呈指数增加的扫频类似于传统方法中的粉红噪声源。测量通道中窄带示踪滤波器可用于降低噪声和剔除测量系统非线性引起的谐波分量。滤波器带宽应足够宽以避免混响引起衰变率的变化。8 精密度新方法可以通过单次
40、测量就可得到利用无规噪声作为激励信号的传统方法所获得的期望值。当进10 GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 行重复测量时，所得结果不可能在观测值中出现随机分布，就像采用无规噪声作为激励信号的典型测量情况。而且在正常情况下，新方法正常情况下会改善有效信噪比。测量位置的改变会使采用新方法得到的结果和传统方法具有相同的分布。若环境条件能够适当控制在附录A或附录B所要求的范围内，那么与传统方法相比，本标准规定的新方法会有相似的或更好的精密度。本标准测量方法所得结果的不确定度应加以估计，最好能够符合测量不确定度表述指南(GUM)的要求。如果出具测试报告的话，应当给出扩展不确
41、定度的详细说明以及GUM中所规定的标称覆盖概率对应的包含因子。9 测试报告测试报告结果表示和相关内容应与所适用的传统方法要求相一致。另外，测试报告至少应包含以下内容:a) 依据本标准，即GBjT25079-2010; b) 采用方法简述:信号类型，信号持续时间，平均次数等;c) 适用的传统方法的标准号和标准名称。11 GB/T 25079-20 1 O/ISO 18233 :2006 附录A(规范性附录)最大长度序到法A.1 概述本附录仅简单介绍基于最大长度序列的测量方法和Hadamard变换。该方法和其在建筑声学领域应用的详细介绍见参考文献10J【12J和口5J;最大长度序列是一组二进制序列
42、。此序列作为激励信号时，二进制数值以固定的频率!c输出，其中!c为巳记录的响应信号的采样频率。最大长度序列是确定性序列，但是其音频特性与白噪声相似，而且每个二进制数值输出均呈现类随机性。MLS可以由其阶数(整数N)来定义。序列的长度为II=2N一1。当序列周期性重放时，其自相关函数与周期性的S脉冲相似。因此该信号可近似为以重复频率!REP重放的一种白噪声记录信号，其中:几百一一-E 1-R -mai -R IJ . ( A.1 ) 对于上述描述，假定该序列周期性重放。由此测得的脉冲响应也呈现出周期性，因而，未被记录到的脉冲响应的未尾部分会被叠加到已记录信号的起始部分16J。当使用自噪声激励信号
43、时，任何线性系统的脉冲响应一般可以从输入信号和输出响应的互相关函数得到。当输入信号是周期性最大长度序列时，利用Hadamard变换可加速互相关函数的计算过程，其计算过程如图A.1所示。f n. :二二L丁_JI1一E Wh 严气-1、，L产j?一一L(t) MLS一-一最大长度序列信号发声器;R一一被测房间;HT一-Hadamard变换;OF-分数倍频程滤波器。圈A.1MLS处理示意图进行Hadamard变换可以像快速Hadamard变换(FHT)一样有效，通过加减运算在已记录响应信号中合成不同的采样。本方法中还包含了对一个额外采样的加法运算，所以输出序列的长度l2满足2的事方=l2=ll+1
44、=2N .( A.2 ) Hadamard变换的输出即为被测系统的脉冲响应。测量系统的输入信号是电激励信号，输出信号则是记录设备的输入信号。因此，除了房间响应，功率放大器、扬声器甚至滤波器网络也是整个系统中12 GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 的一部分。本标准描述的大多数建筑声学测量，房间特性决定了响应信号的主要特性。进一步处理脉冲响应，可以获得分数倍频程滤波响应。由于激励信号的周期特性，测得的脉冲响应同样具有周期特性。如果脉冲响应长度超过一个序列周期，脉冲响应的末尾部分会被叠加到起始部分(时间混叠-循环卷积)。A.2 序列长度序列长度应大于或等于式(10)所
45、需的海响时间。所需频率的上限决定时钟频率fc的下限，其中时钟频率fc等于已记录的脉冲响应的采样频率。序列的长度和时钟频率确定MLS的阶数的下限。注2所需阶数可以通过示例计算2估计混响时间T为1.5 s，测量频率上限3.55kHz(3. 15 kHz滤波频带的上限频率)，时钟和采样频率为12kHz。阶数的最小值可以如下得出:2N -1 TREP = - !c :;:， T . ( A.3 ) 等价于19(T!c+ 1) 1g( 1. 5 X 12 000 + 1) N二三一一. 句14.2 . (A.4) 满足要求的最小整数为N=15。如果采样频率降低到接近临界2X3.55 kHz或7.1kHz
46、，而阶数则可降至14.A.3 信噪比A. 3.1 概述如果已记录的响应或脉冲响应多个周期进行同步平均，那么可以通过6.3.6所示的方法提高有效信噪比。另外，如果脉冲响应的重要部分短于已测量响应的长度，那么用来计算数值的序列会被截断。相应的，余下记录信号中的噪声将会被剔除。这是因为经过Hadamard变换之后，不相关的正交噪声在时间轴上的分布维持不变。即使是外部脉冲信号，经过Hadamard变换之后，其在时间轴上的分布仍然不变。以下与信噪比相关的公式是在假定环境条件稳定而且呈线性的情况下得出的，所以被测系统可以近似为线性时不变系统。A.3.2 级测量如6.3.5.1所述，脉冲响应大部分能量集中在
47、起始部分。如果积分限tl如式(11)所定义，那么与传统的方法比较，可由式(A.5)给出有效信噪比的增量.(单位:dB)的近似值(见参考文献10J):A臼101g(咛旦). ( A.5 ) 式中zn一一平均次数。传统方法信噪比即为用MLS信号作为传统激励信号得到的信噪比。A.3.3 混晌时间的测量MLS序列可以看作传统的噪声激励信号，混响时间可以由传统的中断噪声法计算得出。如果把这种测量方法的信噪比作为参考，那么MLS/Hadamard方法中有效信噪比的增量.(单位:dB)可以由式(A.的近似给出(见参考文献10J):11 3.8XnTREp A10lgl Tj-HH-HH-HH-HH(A.6) 式中zT-71昆响时间。新方法计算混响时间的声级范围与参考的传统方法一致。A.4 时间不变性A. 4.1 概述被测系统的时变性可能会影响得到的有效信噪比，并导致不可靠的结果。除线性要求外，时不变性13 GB/T 25079-201 O/ISO 18233: 2006 在MLS法的应用中也是一个关键的参数，应时刻关注。6.3.8介绍了环境条件引起的系统缓慢时变。A. 4. 2 移动所有的激励信号源、反射物、传感器、其他设备以及房间边界都应保持不变，不能在测
