混响时间测量
(1)概述
①　简介。阐述了两种测量衰变曲线的方案：中断声源法和脉冲响应积分法。中断声源法测出的衰变曲线是一个统计过程的结果，为获取合适的可重复性数据，必须把在某一传声器/扬声器位置测得的数条衰变曲线或数个混响时间值进行平均。而房间的脉冲响应积分是一个确定函数，不会有统计偏差，所以不必平均。可是，脉冲响应积分法比中断声源法要求有更高级的仪器和数据处理功能。
②　传声器和传声器位置。测量用传声器应是全向传声器。应设不同的传声器位置，位置间距至少1.5m，距声源至少2m,距房间任何表面和试件至少1m。不同传声器位置测得的衰变曲线不应以任何方式合并。
③　声源位置。混响室内声音应由全向辐射的声源发出。应设不同的声源位置，位置间距至少3m。
④　传声器和传声器位置的数量。空间独立测量的衰变曲线至少为12条。因此，传声器位置数与扬声器位置数的乘积至少为12,其中传声器位置数最少为3,声源位置数最少为2。允许同时使用两个或两个以上的声源，只要它们各个1/3倍频程声功率之差不超过3dB。如果两个或两个以上的声源同时发声激励，则空间独立测量的衰变曲线可以减少到6条。
(2)中断声源法
①房间声激励。使用扬声器作为声源，馈给扬声器的信号为具有连续频谱的宽带或窄带噪声信号。当使用宽带噪声信号和实时分析仪时，该噪声信号的频谱应使混响室内两个相邻的1/3倍频程声压级的差值不越过6dB。当使用窄带噪 声信号时，其带宽应至少为1/3倍频程。
声激励时间应足够长，在停止之前应能在需测的所有频带里产生稳态的声压级。为此，声激励时间至少是混响时间预估值的一半。
激励信号的声压级在衰变之前应足够高，以使衰变曲线中取值范围下限处的声压级至少高于背景噪声声压级10dB[见(4)①]。
如果信号的带宽大于1/3倍频程，相邻频带的混响时间差别会影响衰变曲线中较低的部分。如果相邻频带的混响时间相差超过1.5倍，则应用1/3倍频程声源单独测量其中最短混响时间的频带的衰变曲线。
②平均。在(1)①中已经阐述，必须将在某一传声器/扬声器位置测得的多个数据进行平均，以减小因统计偏差引起的测量不确定度。至少应有3个数据的平均。如果希望中断声源法的可重复性与脉冲响应积分法的可重复性处于同一范围，则至少应有10个数据的平均 [见声学混响室吸声测量之结果表达(2)]。有两种平均方法。第一种是用式（25-2-6)对某一传声器/扬声器位置记录下的衰变曲线进行平均。
    
 
式中L_p(t)——总数为N个衰变计算的在t时刻的平均声压级，dB;
      L_prt(t)——第n个衰变在t时刻的声压级，dB。
这种方法一般称为“集合平均法”。
第二种平均方法适用于集合平均法不能应用的情况，先对单个衰变曲线进行混响时间取值，再将取得的混响时间值进行算术平均。在不同传声器/扬声器位置记录下的衰变曲线不应进行平均。
注：理论上，实验室测量中，对混响时间值进行平均能得到与集合平均法相似的结果。使用计算机控制仪器时，总是运用集合平均法。平均多个衰变得到的衰变曲线通常会比单个衰变曲线更加平滑，这样会更可靠地定位出衰变曲线中的取值范围（大部分情况下是自动完成的）。
③记录系统。记录系统应是一个电平记考仪或其他合适的用来确定与混响时间对应的衰曲线平均斜度的系统，包括必要的放大器和滤波器。
记录（显示和/或取值）声压缓衰变的仪器可能会运用：
a. 指数平均，输出连续曲线，或
b. 指数平均，输出连续平均得出的逐次离散的样点，或
c. 线性平均，输出逐次离散的线性平均，某些情况下在确定平均值时有相当长的暂停时间。
指数平均仪器（或类似设备，见注2)的时间常数应低于，并尽可能接近T/20。
线性平均仪器的平均时间应低于T/12。
对于将衰变记录成一系列离散点的仪器，记录的采样时间间隔应低于仪器的平均时间 (≤T/12)。在衰变记录必须直观取值的情况下，宜调整显示图的时间刻度以使衰变曲线的斜度尽可能接近45°。
注：1.图形方式记录作为时间函数的声压级的商用电平记录仪近似等效于指数平均仪器。
      2.使用指数平均仪器时，把平均时间设定成远低于T/20优点很少；使用线性平均仪器时，把采样时间间隔设定成远低于T/12没有优点。系列测量过程中，可针对各个频带设定相应合适的平均时间。上述做法不可行的测量过程中，建议根据最短混响时间依上述要求确定所有频带的平均时间或采样时间间隔。
接收设备里的1/3倍频程滤波器应符合GB/ T 3241《倍频程和分数倍频程滤波器》的规定。
(3)脉冲响应积分法
①直接方法。脉冲响应可用脉冲声源比如手枪射击、气球爆破、电火花或其他能产生足够频率宽度和能量（符合(2)①的要求）的声源直接进行测量。
注：扬声器通常不适合于产生足够能量的宽频脉冲信号，而只可能产生滤波脉冲。一种行之有效的做法是把带通滤波器（如1/3倍频程滤波器）的逆时脉冲响应信号馈送给扬声器系统。
②间接方法。可用一种特殊声信号，只需对传声器信号作特殊处理即可得到脉冲响应。这样会改善信噪比。如果声源频谱特性满足要求，就可使用扫频或伪随机噪声（比如最大长度序列 MLS)。由于信噪比的改善，声源的动态范围比
(3)①要求的低得多。如果进行同步时间平均（比如为了提高信噪比），则必须确认在整个测量过程中脉冲响应始终保持不变。声信号可由外置的硬软件或测量仪器的一个构成部分发出。
声信号带宽应大于1/3倍频程。待测的1/3 倍频程的频谱宜比较平直。另外，也可对宽带噪声频谱进行调整来提供从100Hz至5000Hz1/3 倍频程中心频率范围的近似粉红噪声频谱，用以同时测量出各个1/3倍频程的混响时间。声信号 应使各个频带的衰变曲线能满足(2)①中对声压级的要求。
③记录系统。记录系统应包括：满足(1)②和(2)③要求的传声器和放大器；能对记录的信号进行数字化处理，并能完成包括对脉冲响应进行积分和对衰变曲线进行取值等所有必要的数据处理的附加仪器。在(3)②情况下，记录系统还会包括一些必要的硬软件，来处理由记录的信号得出的脉冲响应，以及产生测试信号。
脉冲响应应进行1/3倍频程滤波。滤波过程可在脉冲响应数字化之前或之后进行，但不管怎样都必须在积分过程之前。模拟滤波器或者数字滤波器都是可以使用的。滤波器应符合GB/T 3241《倍频程和分数倍频程滤波器》的规定。
注：使用特殊测试信号比如最大长度序列MLS，要获得适当的结果，不仅需要更复杂的数据处理，而且需要更深的理论知识。这个技术具体细节已超过本标准范围，使用者可查阅相关资料。
④脉冲响应的积分。对经滤波的脉冲响应进行反向积分。理论上其结果等效于通过中断声源法获取的无穷个衰变的平均结果。已有许多商用系统将反向积分过程集成化，使用者一般不必自己去计算积分。基本运算过程如下。
通过对脉冲响应的平方进行反向积分得出各个频带的衰变曲线。在没有背景噪声的理想情况下，从脉冲响应的终点(t→∞)开始，至脉冲响应的起点，对脉冲响应的平方进行积分。这样，作为时间函数的衰变见式（25-2-7):
          (25-2-7)
式中E(t)——脉冲响应平方的反向积分；
       p(τ)——脉冲响应声压，Pa。
为使背景噪声对脉冲响应的后期的影响降低到最小，运用下面方法来修正。
如果背景噪声声压级已知，则积分下限t₁为下面两条线的交点：一条是背景噪声水平线；一条是能代表脉冲响应平方衰变曲线的斜线。积分上限仍为脉冲响应的起点，通过式（25-2-8)计算衰变曲线:
                 (25-2-8)
式中，t<t₁,C为脉冲响应平方在t₁至∞间积分的可选修正值。
在假定声能量指数衰变曲线与t₀至t₁间脉冲响应平方衰变曲线的斜率相同的前提下计算C值，得出的结果是最可靠的。t₀为比t₁时刻的声压级高出10dB处所对应的时刻。
如果C取为零，有限的积分起始点会导致混响时间的系统性低估。为使混响时间的低估不大于5%，反向积分起始点的声压级应低于脉冲响应平方最大值至少15dB，加上混响时间T估值的动态范围。
(4)根据衰变曲线的混响时间取值
①取值范围。声学混响室吸声测量之频率范围条中规定的各个频带衰变曲线的取值应在低于起始声压级5dB的地方开始。取值范围应为20dB，其下限应比测量系统的整体背景噪声至少高出10dB。
②取值方法。当使用计算机控制的记录系统时，计算出整个取值范围的最小二乘法拟合直线是确定混响时间的一个便利的方法。运用其他算法也可得到类似的结果。当使用电平记录仪直接记录时，应手工画出尽可能靠近衰变曲线的一 条直线。在对离散点取值的情况下，点的数量应足够多，以便应用最小二乘拟合法。