在建筑聲學中，隔聲是指建筑結(jié)構(gòu)衰減進出聲音的能力。這對于建筑物居住者的健康和舒適來說是一個重要的特性，因此許多國家都制定了相應(yīng)標準，為不同的建筑物類型定義了理想的隔音水平。因此，我們通常需要進行隔音測試，以確定建筑結(jié)構(gòu)是否符合這些標準。

測試包括產(chǎn)生具有已知特征的測試信號，通過揚聲器播放，測量建筑結(jié)構(gòu)兩側(cè)測試室內(nèi)產(chǎn)生的聲場，然后主要計算兩個聲學參數(shù)：聲壓級（SPL）和混響時間。從這些參數(shù)可以導出三個描述符來量化測試建筑結(jié)構(gòu)的隔聲能力。有許多方法可以用來推導這些描述符，其中一個最穩(wěn)健的方法是從試驗室測量的室內(nèi)脈沖響應(yīng)。該方法對抗噪音測試具有較強的實用性，即使在信噪比較低的情況下也能得到精確的結(jié)果。

該用于建筑物中的隔音測試的系統(tǒng)具有三個需要相互配合的主要組件：用于獲取和輸出數(shù)據(jù)的I/O設(shè)備，用于生成測試信號并處理所獲取的數(shù)據(jù)以導出隔音描述符的分析組件；以及用戶界面，以控制系統(tǒng)并可視化分析結(jié)果。獲取這些組件中的每一個，并將它們集成起來，以便它們彼此交互，通常需要大量的開發(fā)資源。

DASYLab用于簡化這些組件的獲取和集成。由于DASYLab為許多主要數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供了可配置的拖放模塊，因此它幾乎不需要任何努力就可以與I/O設(shè)備集成和交互。通過其Python接口，DASYLab促進了與分析組件之間的數(shù)據(jù)交換，分析組件是用Python實現(xiàn)的，可以從強大的Python庫（如NumPy和SciPy）中獲益，用于數(shù)值分析。

虹科DASYLab還提供了一種創(chuàng)建和定制GUI的簡單方法，其中包含可配置的內(nèi)置拖放顯示和控件。系統(tǒng)如圖1所示。圖2顯示了建筑物隔音測試的標準設(shè)置。

圖1：系統(tǒng)組件互連

圖2：標準隔音測試設(shè)置

系統(tǒng)描述

該系統(tǒng)由DT9832A數(shù)據(jù)采集設(shè)備，PCB130E20 2類麥克風，藍牙揚聲器和十二面體揚聲器組成。虹科DASYLab允許通過其內(nèi)置的DT9832A驅(qū)動器獲取麥克風數(shù)據(jù)，并通過其聲卡驅(qū)動器將生成的測試信號輸出至揚聲器。 隔音分析 所實施的分析方法根據(jù)ISO 18233在試驗室中測量的室內(nèi)脈沖響應(yīng)得出隔聲描述符。

為了測量室內(nèi)脈沖響應(yīng)，采用了指數(shù)正弦掃描方法，該方法基于在室內(nèi)產(chǎn)生并播放指數(shù)正弦掃描信號。指數(shù)正弦波掃描是具有恒定振幅但頻率呈指數(shù)變化的正弦信號。為了測量房間脈沖響應(yīng)，記錄房間對所播放的指數(shù)正弦掃描的響應(yīng)，并用逆濾波器進行卷積，該逆濾波器是對其施加了幅度調(diào)制的指數(shù)正弦掃描的時間反向副本。

將聲源放置在源房間中時，既可以在源房間中也可以在接收房間中測量房間的脈沖響應(yīng)，并從測量的脈沖響應(yīng)中推導出兩個房間之間的SPL差異譜及其各自的混響時間。兩個房間之間的SPL差異及其混響時間頻譜用于計算隔音描述符，該描述符用于量化不同頻率下的隔音性能。ISO 16283定義了三個建筑聲學描述符：降噪指數(shù)（R‘），歸一化聲級差（Dn）和標準化聲級差（DnT）。它們由以下方程式給出： R’=D+ 10log（S/A） Dn=D+ 10log（A/A0） DnT=D-10log（T/T0）

式中，D是源室和接收室之間的聲壓級差，S是兩個室之間公共隔墻的面積，A和A0是接收室的計算和參考吸收面積，T和T0是計算和參考混響時間。 為了評價建筑結(jié)構(gòu)的隔音性能，根據(jù)ISO 717將上述描述符轉(zhuǎn)換為單個數(shù)字。然后將計算出的隔聲等級與法規(guī)規(guī)定的標稱等級進行比較，以確定是否存在違反法規(guī)的情況。圖3說明了系統(tǒng)分析組件的流程以及相應(yīng)的中間結(jié)果。

圖3 隔音分析流程

用戶界面

虹科DASYLab可以創(chuàng)建用于配置、控制和可視化隔音測試結(jié)果的GUI。創(chuàng)建的GUI如圖4所示。

圖4：DASYLab GUI

實驗裝置

該系統(tǒng)的主要結(jié)果是計算單個數(shù)字來評定被測建筑結(jié)構(gòu)的隔聲性能，并將計算出的額定值與建筑聲學法規(guī)中規(guī)定的標稱額定值進行比較。圖3隔聲分析管道計算和預(yù)期額定值之間的比較允許檢測違反建筑聲學法規(guī)的情況?？梢赃M一步分析測量數(shù)據(jù)和計算出的描述符，以便不僅檢測違規(guī)行為，而且診斷違規(guī)行為背后的潛在原因。通過試驗，研究了建筑結(jié)構(gòu)上開孔、開槽對電器隔聲性能的影響。對于墻壁上安裝燈具的槽，計算了三種情況下的隔聲描述符：

當插槽為空時

當插槽裝有燈時

當插槽中充滿混凝土時

在圖5、6和7中說明了每種情況下計算出的建筑聲學描述符和隔音性能等級。如果違反法規(guī)，則可以使用計算出的建筑聲學描述符進一步分類和診斷類型測試中的建筑結(jié)構(gòu)中的缺陷。

圖5：插槽為空

圖6：插槽中裝有一個燈

圖7：插槽中充滿了混凝土

結(jié)論

本文描述了一個測試建筑結(jié)構(gòu)隔聲性能的系統(tǒng)，重點介紹了如何使用虹科DASYLab簡化其功能的實現(xiàn)，使其不同組件易于集成和開發(fā)。DASYLab支持與DT9832A的接口連接，用于采集PCB130E20麥克風數(shù)據(jù)。DASYLab支持與用Python實現(xiàn)的分析組件的簡單接口，從而利用了許多強大的Python庫。最后，DASYLab允許輕松地開發(fā)一個GUI來與系統(tǒng)交互并可視化結(jié)果。

編輯：jq