關(guān)于虹科DASYLab軟件的建筑物隔聲測試系統(tǒng)

在建筑聲學(xué)中，隔聲是指建筑結(jié)構(gòu)衰減進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行隔音測試，以確定建筑結(jié)構(gòu)是否符合這些標(biāo)準(zhǔn)。

測試包括產(chǎn)生具有已知特征的測試信號，通過揚(yáng)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(xué)參數(shù)：聲壓級（SPL）和混響時間。從這些參數(shù)可以導(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)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(jìn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。

圖1：系統(tǒng)組件互連

圖2：標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)，藍(lán)牙揚(yáng)聲器和十二面體揚(yáng)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(fēng)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(yáng)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(jìn)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(dǎo)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(xué)描述符：降噪指數(shù)（R‘），歸一化聲級差（Dn）和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)稱等級進(jìn)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(xué)法規(guī)中規(guī)定的標(biāo)稱額定值進(jìn)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(xué)法規(guī)的情況?？梢赃M(jìn)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(dāng)插槽為空時

當(dāng)插槽裝有燈時

當(dāng)插槽中充滿混凝土?xí)r

在圖5、6和7中說明了每種情況下計算出的建筑聲學(xué)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(xué)描述符進(jìn)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(fēng)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(qiáng)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