发布时间： 2012-04-27 | 作者：赵英淑
http://www.stdaily.com 2012年04月27日 来源： 中国科技网 作者： 赵英淑
■ 新闻缘起
为了迎接110周年校庆，日前，南京大学同时在鼓楼、仙林、浦口三个校区举办校园开放日。向来闭门谢客的神秘实验室成为参观最热点，吸引了不少市民看稀奇，尤其是那个神奇的“消声室”，把孩子和大人都吸引住了，他们非常好奇现场体验消音的过程。
击掌说话没有任何回声，走动时衣裤摩擦的声音却前所未有的清晰，在不说不动的情况下，这里安静的似乎能听到自己血液流淌的声音……
本期科技之谜带你走进世界上最安静的地方——消声室。
对于第一次进入消声室的人来说，这里面实在是太不习惯了，和外界的听觉感触完全不一样。在这种极度安静的环境下，再镇定的人，都会感到孤独和轻微的恐惧。那么，消声室到底是一个什么样的房间？消声室能干啥？它是怎样将声音吸收和屏蔽掉？
——神奇实验——
走进消声室，静得可以听见自己的心跳声
清晨，南大鼓楼校区声学实验室门口排起长长的队伍，大家慕名前来感受消声室，队伍中有中小学生、家长，也有头发花白的老人。队伍中的孩子们早就迫不及待了，工作人员神秘地说：“等下你们进去会发现，很可怕的，外面的声音一点也听不到的。”
到底有多静？
拉开一扇厚重的门，屋内四周全都是绿色的，墙壁上、天花板上、地板上，布满了一个个三角形的小“玻璃片”，而且尖角处正对着你。关上门，四周一片静谧，静得可以听见自己“扑通扑通”的心跳声，孩子们“吓”得谁也不敢发出声音。原来，外界的噪音已被墙壁上两米多厚的吸声材料完全隔绝。更惊险的是，大家并没有站在地面上，而是踩在悬在半空中的钢丝网上，距地面有一两米，走在上面，晃晃悠悠的，稍一用力，整个人会弹起来。
一位老师神秘地说：“欢迎来到消声室，大家的周边都是消声材料，加上一些特殊结构，只要你一出声，声音立刻就被吸收走了，它就像是声音黑洞，不管什么声音，都被吸走了。”一个男生好奇得吼了一声，没有回声，又大声吼了一句依然没有回声。
“太神奇了。”
老师介绍，这间消声室建于上世纪50年代，当时造价几十万，是亚洲最大的消声室。虽然60年过去了，但实验室内玻璃纤维的消声效果一点都没折损。
当消声室的门再次打开时，门外嘈杂声一下钻进来，感觉像从外太空回到地球了。
——三个疑问——
消声室的材料哪里来？
声音都到哪里去了？是什么神奇材料将声音吸收的一干二净？
多年从事消声室研发的北京科奥克声学专家茹履京告诉科技日报记者，消声室又叫“消音室”、“无响室”，就是一间没有声波反射的房间。他说：“通常情况下，声音遇到墙壁会发生反射，而消声室内几乎没有声能的反射。”
消声室的消音材料是什么做成的？茹履京说：“消声室所用的吸声材料,要求吸声系数大于0.99。一般使用渐变吸收层，常用尖劈或圆锥结构，多以超细玻璃棉作吸声材料，也有用吸声泡沫的，这种材料类似洗澡的泡沫球。”
南京大学声学研究所博士陶建成介绍，消声室于1963年建成，大跃进期间，由于难以找到合适的消音材料，就把玻璃熔化拉成丝做消音材料的替代品，当时，教授们在工厂做了1000多次试验,才把消音材料做好。
“玻璃纤维制成的吸声尖劈，当声音从四面八方传来，经过尖劈，75赫兹以上的声音能够吸收99.9%。”陶建成介绍，机场起飞时的噪音能达到140分贝，人们面对面说话时的声音有三四十分贝，街上的噪音有七八十分贝，而声音经过这些吸音功能强大的尖劈，将降低1000倍。
一般消声室的建筑造型几乎不用球状、柱状或圆弧面的形状。因为如果吸声结构的吸声系数完全大于0.99，则壳体形状的影响不大；但在吸声系数甚低于0.99的情况，则大的凹面会产生聚焦的声缺陷，完全不可能获得近似的自由声场。
消声室能干啥？
这个神秘的消声室到底有什么用？陶建成表示，消声室的奥妙主要在于对声音进行测量和分析，并在此基础上研究消音设备、控制噪音。
“与我们百姓生活相关的冰箱、洗衣机、电视、微波炉等家用电器都是在经过消声室的测定合格后，才走进家庭的。”茹履京说。
“我们可以在消声室里放一个麦克风，
给马达通电后进行录音，然后把这些绿色的尖劈拿下来到驻波管中分析，测量声音系数。例如现在靠近居民区的一些大变电站，噪音大，居民投诉很多，现在我们正在研制一种有源声音屏障系统，在变电站、高速公路等一些高噪音的环境中安装一些消音原件，降低噪音。”陶建成说，高楼大厦里的办公间全是封闭式的，不通风、不透气，一旦打开窗户，噪音也很大，将来也可以通过安装消音原件达到消除噪音的效果。
陶建成介绍，与消声室一墙之隔的是混声室。实验室中央有一个类似梭子型的大型涡轮机，其功能在于让声音充斥在房间的每个角落。“声音发出后，为了不让墙壁吸收声音，涡轮机将快速转动，把声音全部反射出来，搅得声音在屋子里打转。”陶建成说，混声室主要在于测量材料的吸声系数，例如剧院、歌舞厅的地毯、外墙等吸声材料到底能有多高的吸音能力，都可以在这里检测出来。
陶建成表示，人在各种环境下对声音的感知是不同的，由于消声室的消声效果非常好，人如果长期处在这样的环境下，会产生心理压力，将有烦躁、不安等表现。
消声室怎么消音？
为防止地面震动的声音传进来，全消声室做成了上下悬空的双面房间结构。茹履京告诉记者：“六个面全铺有消声材料的是全消声室，在全消声室中进行试验和产品测定时，被测试的对象或声源等置于中央的尼龙丝网或钢丝网上，由于此类网能承受的重量有限，故只能测试重量轻、体积小的声源等。比如测定喇叭、音响之类的产品。但在消声室中占大多数的、应用广泛的还是半消声室。”
由于实际需要，自70年代起发展了一种称为半消声室的声学实验室。半消声室除要求地面为硬质刚性反射面外，其余与消声室相同。当声源或接收器置于地面上时，声源和接收器之间只有直达声而没有反射声，故在地面上的半空间中有同消声室中那样的自由场。半消声室的优点是由于地面是硬的，能承受较大的重量，适宜测量如车辆、大型机器、设备等的噪声功率，使用方便，造价比消声室低廉；缺点是当声源的等效声中心或接收器高出地面较多时，声反射的影响使声场严重偏离自由场，这种现象在频率高时更为显著，因此半消声室存在有高频限。
茹履京说，对于机器辐射噪声功率的测试，一般测点都要在设备的四周空间布置，所以多为设计成方形或长方形的半消声室。其长宽和高度均可估算，即按有关测试标准所要求的测量距离、测量位置、允许与自由声场的偏差，来确定边长及高度的尺寸，当然会适当留有余地，还要考虑今后可能有的设备大小。
■ 延伸阅读
奥菲尔德消声实验室使你产生幻觉
在美国有一间非常安静的房间，几乎没人能在里面呆上一会儿。迄今为止有人在南明尼阿波利斯奥菲尔德实验室(Orfield Laboratories)的“消声室”呆的最长时间只有45分钟。这里99.99%的声音都被吸收掉，在这里呆的时间太长可能就会令你产生幻觉。
这个消声室借助厚3.3英尺(1.01米)的玻璃纤维吸声尖劈、双层绝缘钢墙和1英尺(30.48厘米)厚的混凝土达到这种超级安静的效果。该公司的创始人兼总裁史蒂文-奥菲尔德说：“我们邀请人们坐在这个黑暗的消声室里，一名记者在里面呆了45分钟。当周围陷入一片沉寂时，耳朵会很快适应周围环境。房间越安静，你听到的就越多。你将会听到自己的心跳声，有时甚至能够听到肺部发出的声音，听到胃里发出的咕噜声。在消声室里你变成了一个声源。”他表示，这是一次令人困惑的经历，必须静静地坐着才能度过，这令人惶恐不安。（记者 赵英淑）
《科技日报》（2012-04-27 五版）
(中国科技网)
责编：陈小柒
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