关于虹科DASYLab软件的建筑物隔声测试系统

在建筑声学中，隔声是指建筑结构衰减进出声音的能力。这对于建筑物居住者的健康和舒适来说是一个重要的特性，因此许多国家都制定了相应标准，为不同的建筑物类型定义了理想的隔音水平。因此，我们通常需要进行隔音测试，以确定建筑结构是否符合这些标准。

测试包括产生具有已知特征的测试信号，通过扬声器播放，测量建筑结构两侧测试室内产生的声场，然后主要计算两个声学参数：声压级（SPL）和混响时间。从这些参数可以导出三个描述符来量化测试建筑结构的隔声能力。有许多方法可以用来推导这些描述符，其中一个最稳健的方法是从试验室测量的室内脉冲响应。该方法对抗噪音测试具有较强的实用性，即使在信噪比较低的情况下也能得到精确的结果。

该用于建筑物中的隔音测试的系统具有三个需要相互配合的主要组件：用于获取和输出数据的I/O设备，用于生成测试信号并处理所获取的数据以导出隔音描述符的分析组件；以及用户界面，以控制系统并可视化分析结果。获取这些组件中的每一个，并将它们集成起来，以便它们彼此交互，通常需要大量的开发资源。

DASYLab用于简化这些组件的获取和集成。由于DASYLab为许多主要数据采集设备提供了可配置的拖放模块，因此它几乎不需要任何努力就可以与I/O设备集成和交互。通过其Python接口，DASYLab促进了与分析组件之间的数据交换，分析组件是用Python实现的，可以从强大的Python库（如NumPy和SciPy）中获益，用于数值分析。

虹科DASYLab还提供了一种创建和定制GUI的简单方法，其中包含可配置的内置拖放显示和控件。系统如图1所示。图2显示了建筑物隔音测试的标准设置。

图1：系统组件互连

图2：标准隔音测试设置

系统描述

该系统由DT9832A数据采集设备，PCB130E20 2类麦克风，蓝牙扬声器和十二面体扬声器组成。虹科DASYLab允许通过其内置的DT9832A驱动器获取麦克风数据，并通过其声卡驱动器将生成的测试信号输出至扬声器。 隔音分析 所实施的分析方法根据ISO 18233在试验室中测量的室内脉冲响应得出隔声描述符。

为了测量室内脉冲响应，采用了指数正弦扫描方法，该方法基于在室内产生并播放指数正弦扫描信号。指数正弦波扫描是具有恒定振幅但频率呈指数变化的正弦信号。为了测量房间脉冲响应，记录房间对所播放的指数正弦扫描的响应，并用逆滤波器进行卷积，该逆滤波器是对其施加了幅度调制的指数正弦扫描的时间反向副本。

将声源放置在源房间中时，既可以在源房间中也可以在接收房间中测量房间的脉冲响应，并从测量的脉冲响应中推导出两个房间之间的SPL差异谱及其各自的混响时间。两个房间之间的SPL差异及其混响时间频谱用于计算隔音描述符，该描述符用于量化不同频率下的隔音性能。ISO 16283定义了三个建筑声学描述符：降噪指数（R‘），归一化声级差（Dn）和标准化声级差（DnT）。它们由以下方程式给出： R’=D+ 10log（S/A） Dn=D+ 10log（A/A0） DnT=D-10log（T/T0）

式中，D是源室和接收室之间的声压级差，S是两个室之间公共隔墙的面积，A和A0是接收室的计算和参考吸收面积，T和T0是计算和参考混响时间。 为了评价建筑结构的隔音性能，根据ISO 717将上述描述符转换为单个数字。然后将计算出的隔声等级与法规规定的标称等级进行比较，以确定是否存在违反法规的情况。图3说明了系统分析组件的流程以及相应的中间结果。

图3 隔音分析流程

用户界面

虹科DASYLab可以创建用于配置、控制和可视化隔音测试结果的GUI。创建的GUI如图4所示。

图4：DASYLab GUI

实验装置

该系统的主要结果是计算单个数字来评定被测建筑结构的隔声性能，并将计算出的额定值与建筑声学法规中规定的标称额定值进行比较。图3隔声分析管道计算和预期额定值之间的比较允许检测违反建筑声学法规的情况。可以进一步分析测量数据和计算出的描述符，以便不仅检测违规行为，而且诊断违规行为背后的潜在原因。通过试验，研究了建筑结构上开孔、开槽对电器隔声性能的影响。对于墙壁上安装灯具的槽，计算了三种情况下的隔声描述符：

当插槽为空时

当插槽装有灯时

当插槽中充满混凝土时

在图5、6和7中说明了每种情况下计算出的建筑声学描述符和隔音性能等级。如果违反法规，则可以使用计算出的建筑声学描述符进一步分类和诊断类型测试中的建筑结构中的缺陷。

图5：插槽为空

图6：插槽中装有一个灯

图7：插槽中充满了混凝土

 

结论

本文描述了一个测试建筑结构隔声性能的系统，重点介绍了如何使用虹科DASYLab简化其功能的实现，使其不同组件易于集成和开发。DASYLab支持与DT9832A的接口连接，用于采集PCB130E20麦克风数据。DASYLab支持与用Python实现的分析组件的简单接口，从而利用了许多强大的Python库。最后，DASYLab允许轻松地开发一个GUI来与系统交互并可视化结果。

编辑：jq