扩散场
能量均匀且传播方向无规分布的声场
扩散场是声能量密度均匀分布并在各传播方向呈无规则分布的声场环境,其核心特征表现为空间内任意位置接收到的各方向声能强度相同。该声场类型通过混响室实现,典型应用包括材料吸声性能测试、声源声功率测量及听力学领域的声场测听校准。在国家标准《GBT 4854.7—2008》中,扩散场被规定为测听设备的校准基准之一,需满足500Hz以上频率的最大/最小方向声压级偏差不超过5dB等技术要求。
定义与理论模型
扩散场在声学中被定义为满足以下条件的声场环境:
该理论模型构成混响室法测量吸声系数的理论基础,Sabine公式成立必须以声场充分扩散为前提。在理想状态下,封闭空间内的声波经过多次反射后达到统计平衡,形成能量均匀分布的稳态声场。
物理特性
扩散场的核心物理特性包括:
实验验证表明,实际混响室各向同性程度通常在50%-80%之间,受扩散板配置和吸声材料影响显著。通过球形麦克风阵列和机械臂技术可量化分析声场各向异性特征。
应用场景
材料声学测试
在容积约200m3的标准混响室中实现扩散场环境:
测试时通过对比材料置入前后的混响时间变化,精确计算声能衰减量。根据标准要求,混响室本底噪声需低于测试信号15dB以上。
声场测听校准
扩散场在听力学领域具有特殊应用价值:
相较于自由场,扩散场受声波入射角影响更小,20Hz-16kHz范围内的基准听阈数据已形成国家标准。实际测试需确保环境噪声低于特定限值,例如125Hz频段不得超过18.5dB。
混响室实现技术
典型混响室通过以下技术手段构建扩散场:
技术参数要求包括:
实际应用中,混响室需通过ISO 3741等标准验证,确保声场扩散程度满足测试精度要求。
测听标准规范
《GBT 4854.7-2008》对扩散场测听做出详细规定:
标准附录A引用15篇国际文献数据,包含德国PTB、日本NMIJ等机构的对比实验结果。数据显示扩散场测听数据离散度比自由场低23%,更适合临床标准化应用。
历史发展与挑战
扩散场理论在声学史上引发持续争论:
核心争议源于实际声场难以完全满足理论假设,2008年国际循环测试显示不同实验室的吸声系数测量差异仍达18%。现行解决方案包括:
参考资料
第三节 常用声信号.腾讯网.2025-03-14
听力师职业培训教材.腾讯网.2025-04-04
最新修订时间:2025-11-01 07:21
目录
概述
定义与理论模型
物理特性
参考资料