建筑物理_室内声环境2

1、第二章 第一节 第二节自由声场与室内声场 一、自由声场中声音的传播与声压级计算 1、自由声场：当点声源向没有反射面的自由空间 辐射声能时所产生的声场。 2、自由声场遵循距离平方反比定律。 W= I / 4r2 3、声压级的计算： （1）、自由声场中声压级的计算： 点声源在自由空间辐射声能时，距声源 r 米处的声压级：LP LP=LW-20Lg（r）-11 dB 其中：LW：声源的声功率， dB； r ：距声源的距离，m。 （2）、半自由声场中声压级的计算： LP=LW-20Lg（r）- 8 dB 二、室内声场特点 特点：声音在封闭空间的传播。 1、声波在各界面的反射、吸收和透射。 2、与自由空

2、间音质有所不同。 3、声能的空间分布发生了变化。 4、由于形体的不同，也可能产生声学上的缺陷。 （共振、回声、颤动回声及声染色等缺陷） 三、室内声音的增长与衰减 1、室内声音的增长 E（t）：瞬时声能密度，J/m3 W：声源声功率，w C：声速，m/s A：室内总表面吸声量，m2 V：房间容积，m3 t：声源发声后所经历的时间，s。 2、室内声音的稳态（稳态声能密度） 当 t = 0 时，E（0）= 0； 当 t = 时，E（）4W/CA 3、室内声音的衰减 E（t）：瞬时声能密度，J/m3 W：声源声功率，w C：声速，m/s A：室内总表面吸声量，m2 V：房间容积，m3 t：声源发声后所

3、经历的时间，s。 四、室内声压级的计算 当声源在室内发声时，室内某一点接收到的 声 音，可以看成是由直达声、早期反射声、混响声三 部分组成。 1、直达声、早期反射声、混响声 （1）、直达声：声源直接到达接收点的声音。 这部分声音不受室内各界面的影响，其传播遵 循平方反比定律。 （2）、早期反射声：一般指直达声到达后，50ms 之内到达的反射声。 （3）、混响声：早期反射声到达后陆续到达的。 2、室内稳态声压级 当声功率 LW 的声源，在室内连续发声，声场 达到稳态时，距离声源 r 米处的稳态声压级 LP ： LW ：声源声功率级，dB ； Q：声源指向因子； r：接收点与声源的距离，m； R：

4、房间常数，R=S/（1- ）； ：室内平均吸收系数， 3、混响半径 当直达声项与混响声项相等时，接收点距声源 的距离 r c 称之为混响半径。 讨论： （1）、当 r rc 时，接收点的声能主要是直达声 的贡献；此时室内做吸声处理无明显意义。 （2）、当 r rc 时，接收点的声能主要是混响声 的贡献；此时室内做吸声处理才有意义。 （3）、当直达声大于混响声时，易获得高清晰度； 反之，清晰度降低。 第三节 混响时间：当室内声场达到稳态后，声源停止发声 后，声音衰减 60 dB 所需要的时间。 记作： T60 或 RT 单位：秒（s） 一、塞宾公式 T60 = k V / A (s) 其中：T6

5、0 ：混响时间 ，s； k：常数，一般取 0.161； V：房间容积，m3； A：室内总吸声量，S m2； ：吸收系数 。 讨论（1）、当=1时， T60 =0， 但是T60 =常数，与实际不符。 （2）、当0.2时， T60 =kV/A 与实际接近。 二、伊林公式 1、假定（1）、室内声音充分被扩散； （2）、室内各表面均匀地被吸收； 其中：S：室内各表面面积，m2； ：室内各表面吸声系数。 （3）、声波在室内被反射的次数决定于反射表面 之间的平均距离平均自由程（L）。 对于规则的房间：L=4V/S， 单位时间内声波在室内被反射的次数： n = C / L = CS / 4V 2、伊林混响时

6、间计算公式 根据三项假定， 入射声波强度： I0 第一次反射波： I1=I0（1-）， 吸收 I0； 第二次反射波： I2=I0（1-）2， 吸收 I1； 第n次反射波： In=I0（1-）n 。 室内声音的衰减率：D D=10Lg（ I0 / I ） D=10Lg（ I0 / I ） =10Lg （1-）-n = 又因为：T60 = 60 / D = = = 若考虑到空气对高频的吸收， T60：混响时间，s； V：房间容积，m3； S：室内总表面积，m2； ：平均吸收系数； 4m：空气吸收系数。 空气吸收系数4m值（室内温度20） 相对湿度 倍 频 程 500Hz1000Hz2000Hz40

7、00Hz 30% 40% 50% 60% 70% 80% - - 0.0024 0.0025 0.0025 0.0025 0.0050 0.0040 0.0040 0.0040 0.0030 0.0030 0.0120 0.0100 0.0089 0.0085 0.0081 0.0082 0.0380 0.0290 0.0240 0.0220 0.0208 0.0194 讨论： （1）、当=1时，Ln（1-），T60 0； （2）、当较小时，- Ln（1-） ， T60 =k V / S。 （3）、伊林混响时间计算公式与实际也有 10%15%的误差。 三、混响时间计算公式的精确性 混响时间计算

8、公式的计算结果与实测值往往 有10%15%左右的误差，有时会更大些。 1、实际与假定不符。 （1）、室内声场不可能均匀； （2）、吸收也不可能均匀。 2、代入公式中的数据也不可能非常准确。 吸收系数的测量条件与实际不符合。 3、公式没考虑房间的共振现象，共振使声音失真。 4、不能计算的实际意义。 （1）、听众对T60要求有一定的范围。 （2）、计算不准可在施工过程中调整。 第四节 对于共振现象只能用波动理论来解释（几 何、统计都不行）。 入射波：Pi = P0 COS（k X- t） = P0 COS（k X） 反射波： Pr = R Pi = R0 P0 COS（k X+） P= Pi +

9、Pr = P0 COS（k X）+ R0 P0 COS（k X+） = P0 （1+R02+2R0COS（2kX+） ） P= P0 1+R02+2R0COS（2kX+） 当 2k X+=2n时，n=1、2、3 PP max = P0（ 1 + R0 ） 极大 当 2k X+=（2n+1）时，n=1、2、3 PP min = P0（ 1 - R0 ） 极小 讨论：为了讨论方便，假定=0； （1）、极大，2k X=2n（4 /）X= 2n X = n（/2） 极小，2k X=（2n+1） （4 /）X= （2n+1） X = （ 2n+1）（/4） （2）相距 L 的两个平行墙之间产生驻波的条件： L = n（/2） n=1、2、3、 （3）、对于三维空间 f xyz=（nx/Lx）2 +（ny/Ly）2 +（nz/Lz）2 Lx、Ly、Lz：房间的长、宽、高。 nx、ny、nz：0、1、2、3 （ nxnynz0） 一般用（ nx，ny，nz）来表示振动方式； 共振频率重叠现象称之为：“简并”。 为了克服简并现象，使室内频率分布均匀，可在房 间尺寸、比例、形状上选择最佳方案。 振动方式（1，0，0）（0，1，0） （0