标准规范下载简介

厅堂音质模型试验规范GBT 50412-2007.pdf

中华人民共和国建设部 2007年4月17月

本规范是根据原国家计划委员会计综L198612630号文件 和建设部建标标便［2004］4号文的要求，由清华大学会同中国 建筑科学研究院共同*制完成。 *制组在深人调查研究，长期大量实验工作的基础上，认真 总结实践经验，并广泛征求意见，进行了反复修改，最后经审查 定稿。 本规范共分七章和一个附录。其主要内容是：1．总则；2. 术语；3.厅堂音质模型的制备；4.测量系统；5.测量方法；6. 空气吸收修正与结果表达；7.模型内表面材料吸声系数测量。 本规范由建设部负责管理，由清华大学负责具体技术内容的 解释。在执行本规范过程中，希望各单位在工作实践中注意积累 资料，总结经验，请将有关意见和资料寄交清华大学建筑学院 （地址：北京市海淀区清华大学中央主楼104；**** 100084），以供今后修订时参考。 本规范主*单位、参*单位和主要起草人： 主*单位：清华大学 参*单位：中国建筑科学研究院 主要起草人：王炳麟燕　翔　徐学军　林杰　谭　华

总则 2 术语 3 厅堂音质模型的制备 测量系统 4.1声源设备 4. 2 接收设备 5测量方法 5. 1 动态范围 * 5. 2测量频率 5.3测量条件与测点选择 6空气吸收修正与结果表达 模型内表面材料吸声系数测量： 10 附录A空气吸收系数4m的计算和常用数值表 本规范用词说明 14 附：条文说明 15

5.3测量条件与测点选择

砖砌围墙施工方案本规范用词说明 附。条文说明

1.0.1为规范厅堂音质模型试验方法和测量条件，提高音质模 型在厅堂设计中预测音质参数的准确度，制定本规范。 1.0.2本规范适用于在厅堂音质设计用的缩尺模型中，预测厅 堂的短延时反射声序列分布（脉冲声响应）、混响时间和声场不 均匀度。

本规范所指厅堂音质模型是厅堂音质设计阶段，为预测所设 计的厅堂建成后的音质状况而制作的三维缩尺模型。模型的内部 形状及内表面材料的吸声系数与所设计的实际厅堂应一一对应 模型内声传播介质为空气。

2. 0. 2 缩尺比

所设计的实际厅堂线性长度与厅堂模型的线性长度之比，以 整数表示。

2.0.3短延时反射声序外

即脉冲声响应，是厅堂在单位脉冲声信号激励下，厅堂内某 测点声压随时间变化的函数，

3.0.1厅堂音质模型可采用达到声学界面模拟要求的材料制作， 可采用木龙骨架、密度板、大芯板、九合板等材料做底层。厅堂 中以反射为主的石材、玻璃、水泥面等界面（平均吸声系数小于 0.05），可在木面板上直接刷漆作为模拟。纸面石膏板、木板和 金属板可采用三合板刷漆作为模拟。灯光口、喇叭口等强吸声升 口可采用10mm厚的海绵或棉毡作为模拟。厅堂音质模型的表 面吸声系数应满足本规范第3.0.3条的要求。厅堂音质模型，当 用于预测本规范第1.0.2条规定的全部音质参数时，缩尺比n不 宜大于10；·当仅用作预测反射声序列分布时，缩尺比n可适当 增大。 3.0.2厅堂音质模型的内表面形状，可在实际厅堂设计的基础 上作适当简化，但应保留在实际厅堂中大于等于17cm的起伏。 3.0.3厅堂音质模型的内表面各个部分（包括观众席）的吸声 系数，在试验中测量中心频率上应与实际厅堂表面相对应的中心 领率上的吸声系数相一致，可有土10%的误差。 3.0.4厅堂音质模型的外壳应有足够的隔声量，测试频带范围 内，隔声量应不小于30dB。应保证模型试验的房间具有足够安 静的环境，背景噪声不应大于30dB（A）。 3.0.5有与观众厅通过台口相连通的单独舞台空间的厅堂，模 型应包括舞台部分。

4.1.1使用脉冲声法测量短延时反射声序列分布和使用脉冲响 应反向积分法测量混响时间时，所用的声源信号应为高压放电脉 冲声。使用声源切断法测量混啊时闻和使用声压级对比法滤量声 场分布时，所用的声源信号应为球形无指向扬声器。 4.1.2试验用高压放电脉冲声的脉冲宽度应不大于200lS，自 由场中1m处蜂值声压级在测量频段内宜不小于100dB。试验用 球形无指向扬声器可采用12只特性一致的单体扬声器组合而成， 灵度应大于80dB，无指向性。高压放电脉冲声源、扬声器声 源的线性尺寸不应超过厅堂模型长、宽、高中最小尺寸的1/20。 声源位置应与实际厅堂测试时的位置相对应。： 4.1.3厅堂音质模型试验进行混响时间测量时，可采用声源切 断法或脉冲响应反向积分法。若测试设备条件许可，宜采用脉冲 响应反向积分法。

4.2.1厅堂音质模型试验的接收设备应包括传声器、信号放大 器和示波器。示波器可采用计算机及其图形记录设备。 4.2.2厅堂音质模型试验中，作为接收设备所用的传声器和电 缆系统应满足现行国家标准《声级计的电声性能及测试方法》 GB/T3785规定的1型声级计的要求。倍频程或1/3倍频程滤波 器应符合现行国家标准《倍频程及分数倍频滤波器》GB/T3241 的规定。

4.2.4每次测量前后，应采用准确度高于士0.3dB的声级校准 器对整个测量系统进行校准。声级校准器和测量系统宜每年送法 定计量部门检定

记录设备，采样频率不应小于100kHz.

4.2.6传声器在模型中摆放高度应为1.2m/n，主轴

5.1.1在厅堂音质模型试验的短延时反射声序列分布测量中， 测量的时间范围（延时）应在直达声之后不小于200ms/n 5.1.2混响时间测量时，各测量频率的衰减曲线的衰减范围不 应小于35dB。

.2.1厅堂音质模型试验的混啊时间和声场不均匀度的测量中 心频率至少应包括：125Hz×n；250Hz×n；500Hz×n 1000HzXn; 2000HzXn.

5.2.1厅堂音质模型试验的混响时间和声场不均匀度的测量中 心频率至少应包括：125Hz×n；250Hz×n；500Hz×n; 1000HzXn; 2000HzXn。 5.2.2测量频率带宽应为1/3倍频程带宽。 5.2.3如厅堂音质模型试验所用的声源设备能够发出4000Hz× n的信号，且模型中此频率的接收信号噪声比在35dB以上，购 频率可扩展到4000HzXm

5.2.2测量频率带宽应为1/3倍频程带宽。

.2.3如厅堂音质模型试验所用的声源设备能够发出4000Hz> 的信号，且模型中此频率的接收信号噪声比在35dB以上，贝 领率可扩展到4000HzXn。

5.3测量条件与测点选择

5.3.1应准确测定并记录试验时模型内空气的温度和相对湿度， 精度应分别达到0.5℃和士2.5%。 5.3.2测量位置应根据测量目的的不同而进行选择，宜较好地 有代表性地盖厅堂。轴对称的厅堂，可在对称轴的半边进行 点选择。

5.3.3从传声器至包括地面的最近反射面的距离宜不小于波长

5.3.4混响时间测量时，模型观众厅内一层池座测点不宜

5.3.5测量反射声序列分布和声场不均勾度时，模型观众厅内

点宜隔排隔列密布，在声学存在缺陷的区域宜逐座布置；舞台 测点可根据需要进行布置。

谢点宜隔排隔列密布，在声学存在缺陷的区域宜逐座布

空气吸收修正与结果表达

6.0.2厅堂音质模型试验的短延时反射声序列分布测量的结果， 应用模型厅堂内测点的脉冲声应图谱（回声图）表示。 6.0.3混响时间测量表达形式应至少包括体积、表面积、模 拟材料吸声系数和模拟材料的表面积等模型基本参数，测试设 备框图，测点的混响时间频率特性分布图，模型内测点分布平 面图。 6.0.4声场不均匀度应为最高声压级与最低声压级之差，表达 形式宜包括模型内各测点在测试频率上相对于观众厅池座第一排

中央座位声压级的差值。

6.0.5测试报告中，测量频率应标其模拟的实际厅堂的测量 频率。

附录A空气吸收系数4m的计算

4m=4X 10 × 1g(e)

1执行本规范条文时，对于要求严格程度的用词，说明如 ，以便在执行中区别对待。 1）表示很严格，非这样做不可的用词： 正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词： 正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的 用词： 正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。 表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用 “可”。 2条文中指明必须按其他有关标准执行的写法为： “应按·执行”或“应符合·要求（规定）”

中华人民共和国国家标准

总则 术语 25 厅堂音质模型的制备· 26 测量系统 28 测量方法 29

1.0.1准确地预测厅堂的音质效果对声学设计有着重要的意 义。室内声学的复杂性源于声音的波动性，音质模型试验方法 是目前所知最接近实际情况的模拟方法。厅堂音质模型试验是 厅堂音质设计的重要辅助手段。20世纪60年代，厅堂音质模 拟理论、测试技术逐渐发展完善，世界范围内进行了大量研究 和实践后，比例模型在客观指标的测量方面已经基本达到了实 用化。现在，声源、传声器、模拟声学材料已经可以和实物对 应，仪器的频带也扩展了，在模拟混响时间、声压级分布、短 延时反射声序列分布等常用指标上已经达到实用的精度。随着 软件技术的发展，使用计算机进行声场的模拟研究成为现实 从数学的观点来看，声音的传播由波动方程，即由Helmholtz 方程所描述。理论上，从声源到接收点的脉冲声喇应可以通过 求解波动方程来获得。但是，当室内几何结构和界面声学属性 非常复杂时，人们根本无法获得精确的方程形式和边界条件， 也不能得到有价值的解析解。从实用角度讲，使用儿何声学的 声线追踪法和镜像虚声源法，通过计算机程序可以获得具有 定参考价值的房间声学参数。但由于简化了声音的波动特性 处理高频声和近次反射声效果较好，模拟声场全部信息尚有很 大不足。近年来，使用基于有限元理论的方法模拟声音的高阶 波动特性，在低频模拟上获得了一些进展。 表1~表5为厅堂音质模型试验结果与厅堂建成质实测结果 的对比，是遵照本规范进行试验工作，长期实践积累的成果，自 的是为本规范的使用者提供应用参照。

表1上海大剧院音质指标对比

注：该剧院1998年建成，观众厅1800座，采用了可变混响设计，歌剧条件中频 500Hz混响时间设计值1.3~1.4s，交响乐条件中频500Hz混响时间设计值 1.8~1.9s。模型缩尺比n=5。模型试验及实测数据源自《上海大剧院观众厅 使用效果评析多·李道增等，中国工程科学》．2001，3（1）。

表2北京天桥剧场观众厅混响时间对比（空场

注：该剧场2001年建成：1600座，中颊500Hz混响时间设计值1.6s。模型缩尺 比n10。模型试验数据源自清华大学建筑学院硕士论文天桥场翻建工程 音质设计中的模型实验研究》张雷冬，1999。现场实测数据源自清华大学建 箱环境检测中心《天桥剧场混时间验收报告》，*号02045，2002

表3中央音乐学院附中音乐厅混响时间对比（满场

注：该音乐厅2003年建成，800座，中频500Hz混响时间设计值1.8s。模型缩尺 比n=10。模型试验数据源自清华大学建筑学院硕士论文中央音乐学院附中 音乐厅音质设计及模型测定分析”．李玉，2000。现场实测数据源自清华大 学建筑环境检测中心中央音乐学院附中音乐厅混响时间验收报告”，*号 03140,2003。

流华大学建筑馆北114教室混时间

注：该教室100座，2002年改造，中频500Hz混响时间设计值0.45s。模型缩尺 比n一5。模型试验及实测数据源自论文《教室声学音质设计一例》·燕翔等， 第九届全国建筑物理学术论文集《绿色建筑与建筑物理》：北京：中国建筑工 业出版社，2004。

东莞玉兰大剧院脉冲声应对比（空

注：该剧院2005年建成，1600座。模型缩尺比π一10。模型试验数据源音北京1 建筑设计研究院声学所《东莞玉兰大剧院缩尺模型测试报告》，2003。现场实 测数据源自北京市建筑设计研究院声学所《东莞玉兰大剧院声学现场测试折 告】，2005

图1测点1模型、实测反射声序列分布及测点位置（二 （b）测点1现场实测反射声序列分布：（c）测点1位置

图2满点2的模型、实测反射声序列分布及测点位置（一） a）测点2模型试验反射声序列分布；（b）测点2现场实测反射声序列分布

(c) 图2测点2的模型、实测反射声序列分布及测点位置（二） （c）测点2位置

图2测点2的模型、实测反射声序列分布及测点位置（二 (c）测点2位置

1000 ~ 25000 Hz

图3测点3的模型、实测反射声序列分布及测点位置（一） （a）测点3模型试验反射声序列分布

(c) 图3测点3的模型、实测反射声序列分布及测点位置（二） （h）汀点3 现场实剂反射声序列分布：（c）测点 3位置

图3测点3的模型、实测反射声序列分布及测点位置（二 （b）测点3现场实测反射声序列分布：（c）测点3位置

1.0.2厅堂中短延时反射声序列分布，即直达声后数白毫秒 （主要是200ms）以内的反射声强度、数自以及在时间轴上的排 列，是决定音质的重要因素。它敢决于厅堂的大小、体形以及内 部材料的布置。在缩尺模型中，用电火花作为棘冲声源测得的短 延时反射声序列分布，与实际大厅的短延时反射声序列分布有良 好的对应，对在设计阶段确定厅堂的体形、界面吸声等有重要参 考意义。这是厅堂音质模型试验的重要用途之一。混响时间是公 认的一个可定量的音质参数，通过模型试验可以预测所要兴建厅 堂的混响时间。制订本规范的目的在于通过厅堂音质模型试验 预测新设计的厅堂的音质特性，据此调整厅堂容积，形状以及吸 声材料布置的数量和位置，以使未来的厅堂符合使用要求。模型 试验的重点在于检查厅堂体形缺陷，预测声场分布和分析厅堂内 声反射情况。声场不均匀度也是一个重要的音质参数，以自然声 为主的厅堂，目前对这个参数还未制定定量标准，而设有扩声系 统的厅堂，原广播电影电视部制定的《厅堂扩声系统特性指标》 GYI25规定了声场不均匀度的标准，可供模型试验参照热行 模型试验的测量系统、测量方法和结果的表达应与实际厅堂相 司，但需要根据厅堂模型的缩尺比几，在混呵时间测量和声场不 均匀度测量时对测量赖率作相应改变。即：模型中，测量频率： 实际厅堂测量频率×n。在厅堂音质模型试验中，还可以进行其 他音质参数、方向性扩散、主观评价等试验，但上述研究从总体 士尚处于探索阶段。本规范只对已有的测试方法给予标准化。同 时，不限制厅堂音质模型试验的研究性工作。

2.0.1不同频率的声波，在空气介质中传播，特别是高频声波， 它由于空气吸收引起的衰减在不同温、湿度条件下差别很大，并 且一般与模型试验的缩尺比n不成线性关系，导致试验结果与实 际厅堂相比有较大误差。国外有人曾在模型试验中用于燥空气， 或用吸湿方法降低模型内的湿度，或用氮气将模型中的空气排除 等方法试图消除这种影啊。但是，采用这些措施的设备都比较庞 大，而且模型也不容易密封。本规范规定的模型内声传播介质仍 为常温常湿空气，对混响时间测量结果，采取对空气吸收的影啊 作相应修正的方法，较为简易，且有足够的精度。 2.0.2如果实际厅堂的长度为30m，缩尺比n为10，则厅堂模 型的长度为3m

3.0.1对于短延时反射声序列分布测量，厅堂音质模型的缩尺比 2一般采用5或10，也有采用20的，但因受试验设备和频率过高 的限制，精度受到一定影响。对混响时间的测量，缩尺比n为20 时只能对应实际厅堂2000Hz以下的频率。本规范推荐缩尺比n不 大于10，对混响时间和声场不均匀度的测量可扩展至实际厅堂中 的4000Hz。短延时反射声序列分布测量的精度也较高。 3.0.2模型的内表面形状，有些起伏尺寸比较小，对声波的反 射和扩散没有多大影响，在制作模型时可适当简化。但本规范规 定，必须保留等于或大于实际厅堂中声波为2000Hz的波长的起 伏，不能省略。因为这些部分会对声场的不均匀度有较大影响。 3.0.3要使厅堂音质模型的内表面各个部分，包括观众席的吸 声系数在所测量的频率范围内与相对应的实际厅堂内表面各部分 及观众席的吸声系数完全相符，实际有很大难度，因此允许有 士10%的误差。例如，实际材料1000Hz上的吸声系数为0.50 时，缩尺比n一10条件下，模型内的模拟材料10000Hz上的吸 声系数应为：0.50士0.05。一般厅堂的观众席的吸收，占厅堂内 表面总吸收的很大比重（约1/3～1/2），因此这部分的吸声模拟 应尽可能准确。模型试验吸声参考数据如表6所示

=10模型试验表面材料吸声参考数据

3.0.4为了避免在模型中的背景噪声过高导致动态范围达不到 要求而影喇精度，厅堂音质模型的外壳应有足够的隔声量。因为 模型试验的信号频率比较高，使模型的外壳在高频段有一定的隔 声量，并不困难。 3.0.5舞台空间大小、形状及吸声状况，对观众厅的短延时反 射声序列分布、混响时间及声压级分布有很大影响。在模型试验 时，这部分宜包括在内。舞台空间部分的吸声状况也应进行相应 的模拟。

4.1.1短延时友射声序列分布翘量所用的声源信号推荐采用电 容器放电时产生的脉冲声，即高压放电脉冲声。放电电压在 4000~~6000V时，其脉冲宽度约为0.2m5，指向性近似球形，且 有足够大的声功率铁路明珠地产广场桩基施工测量施工方案，适于用作模型试验中的脉冲声源信号。清华 大学建筑学院建筑物理实验室已成功研制出实用的高压放电脉冲 声发生器，并已在国内多家声学单位应用。声源中心位置规定为 一般演出区的中心，高度相当于人的口部的高度。声场不均匀度 测量的声源位置与高度，与混啊时间测量相同。 4.1.2本规范规定声源的最大尺寸，是为了避免声源尺寸过大 造成模型内声场与实际厅堂声场差异过大，同时也使声源辐射尽 量无指向性，

4.1.2本规范规定声源的最大尺寸，是为了避免声源尺寸 造成模型内声场与实际厅堂声场差异过大，同时也使声源辐 量无指向性。

4.2.1短延时反射声序列分布测量常用的方法是将接收到的直 达声和反射声信号经过放大，以时间为横轴在示波器上显示，即 脉冲聘应声图谱（回声图）。图谱可采用数字化设备记录，将肤 冲信号放大后经模/数转换存于计算机，再输出至绘图仪，描绘 出脉冲响应图谱。为保证计算机绘制的图形有足够的精度，模 数转换器的分辩率（学长）不宜小于16bit，采样题率不宜小 于100kHz。

4.2.3传声器口径不宜过大，一方面提高无指向性，另一方面

5.3.1在测量时要求记录模型内空气的温度和相对湿度GB／T 27423-2019标准下载，是为 了修正由于高频声在模型内过量的空气吸收所造成的低于实际厅 堂混响时间的偏差。

5.3.3通常情况下约为1m/