1.3.4  自由场与消声室

自由场是指声源在均匀、各向同性介质中传播时，不计边界影响的声场，此时声场中只有直达声而没有反射声。实际上，只能做到反射声尽可能小，和直达声相比可以忽略不计。例如，声源悬浮于室外足够高的空间上，声源辐射的声波可以无阻碍地向四面八方传播，那么，此时，这样的声场就可认为是自由场。但实际上，声源是不可能悬浮于空中的，只能位于有限高度上，而地面认为是一个半径无限大的反射面，那么，把这样的声场称为半自由场，如声源位于室外空旷场所。在自由场的远场中，距离每增加1倍，声压级降低6dB。

当测量靠近地面进行时，还需考虑声源与接收器之间的地面影响。例如，声波沿地面传播时的声衰减与地面的性质及其覆盖物有关，厚草地对声波的衰减约为20dB/100m。因此，声压测量时，测量位置都要求有一定的高度。常规的高度是1.2m（人坐立时耳朵高度）或1.5m（人站立时耳朵高度）。

因此，为了模拟自由场的声学环境，人们建立了全消声室。为了在室内建立自由声场，房间六个表面都应该铺设吸声系数特别大的材料，比较常用的是尖劈和复合材料，要求在使用的频率范围内的吸声系数大于0.99。全消声室地面上也需要铺设吸声材料。因此，在地面的吸声材料之上应该装设水平的钢绳网，以便放置试件并能在房间内走动，如图1-20所示。

在全消声室，声音传播如同在自由场中，几乎无反射。但通常高频声音比低频声音更有效，这是因为消声室可用的最低频率取决于房间体积和尖劈长度，如安装1～2m尖劈的大房间有效的低频可达100Hz。对于要求严格避免反射干扰的测量，必须在全消声室内进行，如测量声功率、测量声源的指向性等。通常，全消声室在学术研究性质的单位偏好使用，因为可排除地板反射造成的影响，对待测声源可做较为精确的计算与预测。(https://www.daowen.com)

与半自由场相对应的消声室是半消声室，即地面作为反射面，不铺设吸声材料，而其他五个面铺设吸声材料。通常用于模拟现实的情况，如汽车行驶在路面，那么路面就是一个大的反射面，如图1-21所示为带转毂的半消声室。在工程行业，如机械、汽车、电子等行业通常使用半消声室。在半消声室常见的测量有声功率、TPA和通过噪声等。

图1-20 全消声室

图1-21 带转毂的半消声室