声环境实验室

为开展有关航空与航天噪声生物效应、噪声容许标准和防护、噪声心理生理评价以及噪声条件下语言通讯等方面的研究工作，需建立声环境实验室，如消声室、混响室、隔声室以及次声舱等。
消声室 消声室是一个只有直达声而无反射声的自由声场空间。为达到这一要求，在室内墙面、天花板和地面均需安装吸声性能良好的吸声结构。同时，对房间还必须采取必要的隔声和隔振措施。吸声结构通常采用尖劈体，其吸声性能与所用材料、材料密度及几何形状有关。在使用频率范围内，其吸声系数均应大于0.99。能满足该条件的最低频率称“截止频率”，是设计消声室的重要指标。在航空与航天医学研究中，截止频率以100Hz左右为宜。对于尖劈体，尚无严格设计方法，多采用实验方法确定其参数，如混响法和驻波法等。尖劈体的材料多采用玻璃纤维，也有使用泡沫塑料的。玻璃纤维的特点是防火、不易腐蚀，但如保护不好易于剥落飞扬，对人体有害。航空与航天医学用的消声室，经常要进行人体实验，可用尼龙废丝作为尖劈体的吸声材料。为避免外来噪声和振动的干扰，消声室还应具有良好的隔声、隔振性能。为隔声目的，一般采用双层墙，内层用钢筋混凝土浇注，外层用砖砌成，中间留有空隙。隔声量的要求由对房间的本底噪声要求和外环境噪声的大小所决定。外环境噪声愈高，隔声要求愈高。故消声室最好建于远离噪声源的较为安静的地点。当用消声室作听觉心理生理实验时，对本底噪声要求很高，一般不得超过20dB (A)。隔振的方法为将消声室整个壳体用隔振系统支撑起来。隔振系统可用弹簧，也可用软木或玻璃棉，但以弹簧为好，因其不仅具有良好的隔振性能，且便于更换修理。国外常用一种钢弹簧和剪切橡皮组合支座作为隔振系统。
消声室造得大一些效果较好，但造价昂贵。其最小尺寸取决于声源的尺寸和类型、要求测量的距离以及截止频率的大小。如声源和测量位置选择得当，其内部最小尺寸应为：

式中：D_min—室内尖劈尖到对侧尖劈尖的最小尺寸；Sd—声源最大尺寸，应不小于30cm; λ—截止频率的波长。我国南京大学消声室的净空间为11.4×7.8×6.7m3，截止频率为70Hz，本底噪声小于30dB（线性）。
混响室 混响室的性能与消声室恰相反，它要求声波在室内尽可能多次地反复反射以造成延长的混响时间和良好的声扩散。故混响室内壁须采用声反射系数很高的材料如大理石、水磨石，或在其上贴以瓷砖。
在航空与航天医学研究中，常利用混响室模拟高噪声环境。故混响室所能达到的最大声压级是设计混响室的重要指标。美国空军航空航天医学研究所的大混响室的最大声压级为135dB，小混响室为165dB。日本航空医学实验队的混响室最大声压级为122dB。混响室内的声强I为：

I=4W/A　(2)

式中： W-声源功率；A-混响室总的声吸收量。从式(2)可知，混响室内所产生声压级的大小与声源功率有关。目前所用声源主要有电动扬声器、旋笛和气流扬声器三种。电动扬声器的频率范围很宽，调节控制也很方便，但其声压级最多只能达到135dB左右。旋笛有单频旋笛和宽带旋笛两种，虽可获得较高的声压级，但其频谱无法控制。气流扬声器可产生高达160dB以上的声压级，其频谱也能调节和改变，但振动系统容易损坏。上述三种声源可根据不同需要进行选择。中国科学院声学研究所的高声强混响室使用气流扬声器； 日本航空医学实验队的混响室使用电动扬声器； 美国空军航空航天医学研究所的小混响室使用包括旋笛在内的多种声源，大混响室使用电动扬声器，其频率范围可达20～15000Hz。在航空与航天医学研究中，如声压级要求不太高，则选用电动扬声器作声源较为合适。

南京大学消声室的吸声结构

对混响室，除声压级要求外，还要求在尽可能宽的频率范围内声场均匀，扩散好。这样，在进行有关噪声的医学实验时，位置影响即可忽略不计，且可增加一次实验的样本数。从声场均匀的观点考虑，混响室的体积大对低频有利，但对高频不利，因这时吸收量A增大，会降低室内的声压级。然而体积过小，又会影响低频截止频率。因此，体积、频宽、声压级三者互相联系又互相矛盾，必须加以综合考虑，恰当选择。在一个矩形房间内，当房间的三个边长成调和级数时，声场分布比较均匀。
为获得一个均匀分布的声场，常将混响室设计成不规则形，例如不平行墙、多边形等，也有将墙面设计成柱面体、球面体或在室内悬挂扩散体的。
为避免强噪声对外界的干扰，混响室也必须采取很好的隔声措施。
隔声室 隔声室主要用于听觉及与听觉有关的测试和研究。由于隔声室的设计建造方便，因而在医疗、教学和研究机构中被广泛采用。隔声室的主要作用是隔离外环境噪声。为满足测听的要求，隔声室规定了容许的最大倍频带噪声级。下表给出同济大学声学研究室推荐的标准和美国国家标准学会所规定的标准。

测听室最大容许倍频带噪声级 (dB)

中心频率 (Hz)	同济大学推荐的标准		美国标准ANSI S31-1977
	裸耳	配戴新式 耳机套	裸耳	配戴MX-41/AR 耳机套
125 250 500 750	35.0 18.3 6.0 -	56.0 36.3 30.0 -	28.0 18.5 14.5 12.5	34.5 23.0 21.5 22.5
1000 1500 2000 3000 4000 6000 8000	3.0 4.5 5.2 5.3 5.2 5.1 4.8	47.0 36.5 41.5 49.3 49.2 38.1 37.8	14.0 10.5 8.5 8.5 9.0 14.0 20.5	29.5 29.0 34.5 39.0 42.0 41.0 45.0

研究机构对隔声室的要求较高，不仅本底噪声须满足上述要求，而且要求对房间进行必要的声学处理，以达到合适的混响时间。如在隔声室内记录人体生理参数，还须进行严格的电磁屏蔽。
次声舱 次声舱是在一定空间内产生次声频的一种实验装置，用于探索在次声作用下机体的生理反应、病理变化及人的操作能力变化等。次声舱分为舱体和声源两部分。舱体是次声舱的重要组成部分。在次声频范围内，舱体要有较好的频率响应，声场要稳定，动态范围要大。舱体须具备动物和人体实验所必需的容积和环境。目前一般的次声舱舱体容积在0.8～2m³之间。声源有四种类型：电机或液压系统驱动的活塞，电动扬声器或液压系统驱动的扬声器，旋笛和电机驱动膜片。声源既可发出单一频率的次声，也可发出某一频带范围内的次声；既可以是给定的次声，也可以是随机的次声。为了调节频率，有的次声舱连接Helmholtz共鸣器。美国空军航空航天医学研究所的次声舱，容积为1.2m³，是由液压系统驱动的，可发生0.5～10000Hz的随机次声或噪声，声压级为104～172.5dB。次声舱可连接各种生理仪器和其它设备，有的还要接到电子计算机上。