四、声 场
媒质中有声波存在的区域就是声场。声场可以有多种分类（自由场或扩散场），而现实中纯粹的自由场或扩散场是不存在的，多是不同性质的声场的组合。
（一）自由场
自由声场是指没有边界的、媒质均匀，且各向同性的声场，现实世界中是很难实现的。若在一个声场内，声波可以自由行进，声场中的物体远离声源，反射的影响可以忽略，这样的声场就可以近似模拟的自由声场。为科学实验的目的，可以在室内或腔体内，六面都铺设吸声材料，达到自由声场的条件，被称为消声室（图1－8）或消声腔。
图1－8 消声室
（二）消声室（腔）的建造
要在一定的空间内近似实现自由声场的条件，必须同时具备消声（anechoic）和隔声（soundproof）的条件。消声是指声源发射出去无反射，而隔声是要将外界声音隔绝在外。
具体建造时，内墙面要铺设由吸声材料制成的尖劈，交错排列，使声波在多个尖劈侧面被多次反射、折射后被吸收，声波不会再被反射到腔体中心区。外墙由高反射率的材料制成，防止外界声波的透射。墙体质量越大，声波频率越高，则隔声效果越好。墙体内填塞高吸收率的吸声材料（如玻璃棉、矿渣面等多孔材料或穿孔胶合板等）。消声室的地面应为绷紧的钢丝网，下方仍是尖劈构造。
若房间的六面中只有地面未铺设吸声材料，则可能对声波产生影响，叫做准自由声场。
（三）扩散场
扩散场是指能量密度均匀，即各处声强相同，在各传播方向上作无规则分布的声场。纯粹的扩散场实现起来同样是困难的，只能在大的混响室中实现。
声波自声源发出后，受墙壁或其他反射体的交替反射或散射，使某一空间内的声能在一定时间内不断混叠，即使声源停止后，声音仍会延续的现象称为混响（reverberation）。衡量混响程度的参数叫做混响时间，是指室内声强达到稳定状态后停止声源，声强由原来的稳定值降低60dB所需要的时间，记为T60。
当房间尺寸较小时，声波在短时间内就受到界面的多次反射，由于界面的吸收而使空气中的声能很快衰减，因此混响时间短。大房间的情况正相反，因而混响时间长。室内混响时间的长短还决定于墙面的吸声特性，光滑的墙面反射强、吸声少，房间混响时间长；蓬松的墙面反射弱、吸声多，房间混响时间短。
美国声学家赛宾根据以上两项房间特性，实验得出计算混响时间的公式：
T＝0.161V/A
式中：V为房间体积，A为房间吸声系数与房间表面积的乘积。
声波在房间里多次反射，往往会出现驻波现象，使声场的空间分布不均匀。当房间的长、宽、高的尺寸接近声波半波长的整数倍时，驻波现象较易出现。在临床声场测听时，不使用纯音而改用5%的调频音（啭音），就是为了避免测听室中可能出现的驻波。
（四）测听室
严格讲，消声室一定要同时具备消声和隔声的条件，隔声室不一定满足消声的要求。临床测听用的房间，如果不涉及声场测听的内容，只是用耳机给声，则达到一定的隔声条件即可；而一个多用途的测听室，则需要在隔声和吸声方面都做一定的处理。由于消声室造价过高，临床测听对声场本底噪声的要求又低于科学研究之需，所以日常使用的测听室只能叫做声学处理室（sound－treated）。
声场因其离声源距离的不同，分为近场和远场（图1－9），声场性质也在变化（由自由声场向扩散声场过渡）。近场是指离声源的距离＜几个波长，波源的大小和形状需要加以考虑的区域。声压由声源发出的声波主导，不能看作点声源，反平方定律不适用。当与声源的距离超过几个波长之后，称为远场。来自声场四周的反射可不考虑，可作为自由场而适用反平方定律。而随着距离的进一步增加，反射波的影响开始显现，声场性质变为扩散场，不能再应用反平方定律。
图1－9 测听室中的近场与远场
根据观测点距离声源的远近以及房间四周反射面的情况，声场的不同区域可近似看作几种不同类型的声场。实线表示声波前进的若干条可能的路径，虚线代表声波经反射后的传播路径
（五）测听室的建造
为了保证听力测试的准确性，减少环境噪声的掩蔽效应，听力测试应在隔声室内进行。如果使用扬声器等给声装置，室内还应具有一定的吸声处理。用于听觉诱发电位测试的房间，还要避免周围电磁场的干扰，需要再增加一层电磁屏蔽层。除此之外，测听室内的通风、照明、气味、温度等因素，也是患者保持良好的测试状态的必要条件。
1.隔声 声音在传播过程中，当遇到大屏障物体（如墙壁，尺寸明显＞声波波长）时，一部分声能被反射，一部分声能被屏障物吸收，最后一部分声能透过屏障物传到另外的空间中。声波被墙体屏障物反射、吸收后，声能的衰减比例称为该声学构件的隔声值，工程中常用传声损失值来表示。表1－1给出了不同材质的建筑构件的隔声值，常用125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz6个频率的隔声值来表示隔声构件的性能。
表1－1 各种构件的隔声值
测试结果表明，在墙体厚度一致的情况下，采用不同建筑材料构建墙体的隔声效果取决于该墙体单位面积的质量。质量越大，隔声效果越好。普通砖墙密度为200kg/m3，墙的厚度为10cm，对1kHz的纯音，隔声量大约为64dB。当墙体质量加倍或加厚1倍时，隔声量可以提高6dB。若想再继续提高6dB的隔声量，墙体重量就必须再增加1倍，这就需要非常笨重的构件，使成本大幅提高，还会受到楼层承重量的限制。为了更经济、有效地解决这个问题，往往采用双层墙体结构。
如上所述，声波从一种媒质进入另一种媒质时，两种媒质的声阻抗率差异越显著，则透射率越低。密度很大的墙体和密度较小的空气就满足这样的要求。而双层墙体的设计使得室外的声波要经过两次“空气→墙体→空气”路径才能透射到测听室内，隔声效果大大提高。内外室应采用混凝土或钢板墙体，内室的地面用弹簧结构加橡胶减震垫支撑在外室内，使内室完全悬空，并与外室隔离。内室与外室间有10cm的空气层，中间不添加任何隔声材料，更不能有任何刚性连接。一旦出现刚性连接，双层结构就等同于单层机构的效果，因此施工中一定要严格注意不要把碎砖、灰浆等物调入夹层中，以避免形成刚性连接（图1－10）。
同样的建筑构件对不同频率声音隔声效果是不同的，对低频声音的隔绝要比对高频声音差得多。双层结构的设计也更有利于隔绝低频振动。如果测听室位于某大楼内，其上面还有楼层，则外层顶板与楼层顶板之间应有60～70cm的净空，一则便于通风管道的走行，二则也有利于降低来自上一楼层的低频振动。
门、窗及室内、外接线板等结构是影响隔声效果的关键部位。门的隔声效果除取决于其重量、结构外，与其密封程度有关。门可以做成双层或多层，层与层之间充填玻璃棉或其他多空吸声材料。门扇四周用类似冰箱门的磁封橡胶条，框与扉之间用阶梯式结构，以提高密封性能。对于隔声室来讲，最好不留窗或者少留窗。但临床测听室往往需要留出观察窗，则窗框应与门框进行同样的处理。窗玻璃应采用厚玻璃（一般为5mm），同时采用双层或三层，各层玻璃之间不完全平行，朝向内室的玻璃应稍稍有一定的倾角。安装接线座（包括电源插座）等时，穿过墙壁的管子和电缆线应用橡皮管包套，并用毛毡、石膏灰浆等填满。
图1－10 隔声室的构造
2.吸声 测听室内的声源发出的声波，到达墙面、天花板、地面后会产生反射，多次反射的混响会影响声场听力测试的结果。特别是当房间的尺寸与声波的半波长存在一定的倍数关系时，会在声场空间中产生驻波，使测试点附近的声能分布不均匀。因此，要用多孔、松软的吸声材料装饰测听室的内表面，减少对声波的反射。增加吸声材料的厚度也可以提高吸声效果，但不能无限度地增加厚度。测试结果表明，厚度在4cm以上的玻璃棉，高频平均吸声系数在0.90以上。解决低频吸声效果，主要靠增加单位体积的重量，但会使高频吸声效果有所下降。因此，在建造测听室时，高、低频的吸声效果应相互照顾，合理选择，达到理想的效果。
我国声学界的泰斗马大猷院士曾发明了一种微穿孔板材料，在金属板上面穿一些非常微小的孔，这些小孔能够产生一些声的阻尼吸收、耗散能量的作用，在降低局部空间的噪声，改善建筑厅堂的音响效果方面有很好的作用。微穿孔板用于测听室的内部装修，有利于克服过去用玻璃棉“软包”形成的墙面臃肿的现象。
测听室内的地面应铺一层弹性材料（如软橡皮等）或地毯，以增加测听室内的吸声效果。
3.屏蔽与接地 医院里的大型医疗设备日益增多，许多测听室建造在门诊楼内，像理疗科、放射科等科室都容易产生较强的电磁波，空调机房、电梯、冷库、冰箱等电器设备运转时也会使供电线路产生波动，这对于在测听室内进行的听觉诱发电位测试来说，是严重的干扰。这就要求测听室应尽量远离这些干扰源，同时用单层铜丝网沿着顶棚、四壁和地面及门连续铺设屏蔽层，在测听室内壁形成封闭的六面屏蔽整体。铜丝网屏蔽效果的好坏，除取决于铜丝网的开孔密度（一般取每平方厘米80目以上）外，还要考虑铜丝网搭接处是否焊牢，尤其是门扉与门框的结合处是否密切接合。
为减少大楼内其他电器设备的干扰，还要埋设专用地线。该地线应与屏蔽网以及诱发电位测试设备的机壳接地端相连。进入室内的电源要经过稳压和滤波。
4.通风 为保证患者良好的测试状态，测听室内的通风十分重要，室内空气的换气量应保持在8～10次/h左右。理想的测听室还应装备空调设备。然而，空调及送风或排风的风机的噪声较大，因此测听室建造之初必须精心设计，以协调“静音”与“通风”的矛盾。通风管道内要加装消声器，并采取减振措施。
5.照明 测听室应满足不同的照明要求，一般应采用多组开关控制不同的灯光，以控制照度。过去多采用白炽灯光源，但白炽灯会使室内升温过快，有燥热感。另外，白炽灯的安装应与顶、壁保持一定距离，否则长时间使用易引发火灾；某些简易的隔声材料（如白色泡沫塑料）燃烧时会散发大量有毒气体，使人窒息而亡。因此，现在一般应采用冷光源、低噪声的新型日光灯或将镇流器放在室外。