声音的物理性质及人对声音的感受

1、建筑声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3建筑声学 3.1声音的物理性质及人对声音的感受 3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声 3.3声环境规划与噪声控制 3.4室内音质设计3.1声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.1声音 声源 空气中的声波 3.1.2声音的物理性质与计量 3.1.3声音在户外的传播 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射 3.1.5声音在围蔽空间内的传播 3.1.6人对声音的感受 3.1.7噪声对人的影响声音的产生 人耳所感觉到的“弹性”介质中振动或压力的迅速而微小的变化 声源：受外力作用而产生振动的物体称为声源 除声源产生声音外，空气的剧烈膨胀也会导致空气压

2、力的变化从而产生声音第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.1声音 声源 空气中的声波声音的传播 声音的传播需要媒介（气体、液体、或固体） 是振动能量的传播，而不是振动质点的传播 行波 第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.1声音 声源 空气中的声波第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.1声音 声源 空气中的声波波阵面 声波在同一时刻到达的各点的包络线为波阵面 声线 不同声源产生的波阵面不同 点声源、线声源和面声源声源的方向性 声源向各个方向辐射声波的能力 极坐标图 声源的方向性与声源本身的形状以及声波的频率有关第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受

3、 3.1.2声音的物理性质与计量声波的频率 周期：一个完全振动所经历的时间(s) 频率：单位时间内完成完全振动的次数(hz) 频率决定声音的音调 音频、次声、超声声波的波长与传播速度 波长：声波在一个振动周期里传播的距离 声速：声波在弹性介质中传播的速度 声速与声源的特性无关，而与介质的弹性、密度以及温度有关第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量声波的波长与传播速度第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量音乐（乐音）纯音基音和谐音、基频和谐频线状谱频谱 声音往往包含多个频率，所有频率的集合成为频谱 线状谱：由一些离散的频率成

4、分形成的谱 连续谱：在一定频率范围内 频率成分连续的谱第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量频谱的划分 对声音整个频率范围分段 倍频带和1/3倍频带 下限频率f l 、上限频率 fh和中心频率 fc噪声 频率结构成分更为复杂的声音，一般为连续谱可以根据频率的主要成分加以辨认，咝咝的、轰轰的、隆隆的、刺耳的第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量 每个倍频带分为3个1/3倍频带，把1/3倍频带中心频率乘1.26就得到相邻较高1/3倍频带中心频率 用1.26除就得到相邻较低的1/3倍频带中心频率第3.1章 声音的物理性质及人对声

5、音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量声功率、声强以及声压 声功率w，w，w 声强i，w/m2 声压p，n/m2第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量级和分贝（db） 人耳听闻下限：声强10-12 w/m2；声压210-5 n/m2 人耳疼痛感上限：声强1w/m2；声压20n/m2 人耳对声音大小的感觉近似于声强或声压的对数成正比 声功率级lw 声强级li 声压级lp第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.2声音的物理性质与计量 人耳听闻的范围：0db120db 声压每增加1倍，声压级增加6db 长时间暴露于80db以上的噪声环境，会导致暂时或

6、永久的听力损失声音的叠加 声音的叠加是能量的直接相加 声压不能直接相加 声压级、声强级也不能直接相加 0+0=？ 多个声音的叠加 3.1.2声音的物理性质与计量第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受声音的叠加 多个声音的叠加 3.1.2声音的物理性质与计量第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受声音的叠加 多个声音的叠加 3.1.2声音的物理性质与计量第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受点源声音随距离的衰减 球面声波的向外扩展 传播距离加倍，声压级降低6db 3.1.3声音在户外的传播第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受线源声音随距离的衰减 无限长线声源：传播距离加倍，声压级

7、降低3db 有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低3 6db面源声音随距离的衰减 近处：声能没有衰减 远处：传播距离加倍，声压级降低3 6db第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射声波的反射 平面反射 曲面反射 凸面反射、凹面反射 平面反射 反射的声波呈球状分布 它们的曲率中心是声源的“像”，即与平方反比定律一致 反射声强度取决于它们与“像”的距离以及反射表面对声 音的吸收程度第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射曲面反射 凸曲面的波阵面比来自平面的波阵面大得多，而来自凹曲面的波阵面

8、则小得多，并且缩小了 与平的反射面相比，凸曲面反射声的强度较弱，凹曲面反射声的强度较强第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射声波的折射 介质的温度、密度等条件发生变化后，会产生声传播的弯曲现象 温度的影响： 白天，地面附近的空气温度高，声波向上弯曲 夜间，地面附近的空气温度低，声波向下弯曲 风的影响 顺风时声波向下弯曲；逆风时向上弯曲第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射声波的衍射（绕射） 声影区的声音衍射声 边缘绕射的程度 障板尺度 声波的频率第3.1章 声音的物理性质及人对声音的

9、感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射声扩散 声波的不定向反射 扩散的产生 反射板的尺寸 声波的频率 声扩散的作用第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射声吸收 空气的声吸收 声波在空气中传播时，由于振动的空气质点之间摩擦使一小部分声能转化为热能。这种能量损失随声波的频率而不同 材料的声吸收 声波投射到建筑材料或部件引起的声吸收，取决于材料及其表面的状况、构造等第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.4声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射声吸收 材料的吸收系数 材料的吸收系数是指被吸收的声能（或没有被表面反

10、射的部分）与入射声能之比，用表示。如果声音被全部吸收，=1； 部分被吸收，1400hz的高频声 时间差：1400hz的中、低频声 方位感的判别水平方向比竖直方向好第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.7噪声对人的影响环境噪声和干扰噪声 环境噪声环境噪声是人们所处环境的总噪声，通常是由多个不同位置的声源产生 交通噪声；工业噪声；建筑施工；社会生活 干扰噪声干扰噪声是指除了需要听闻的声源外，由室外传入的引起干扰的噪声，或是由建筑围护结构传递的来自建筑物相邻空间和其他部分引起干扰的噪声第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.7噪声对人的影响决定噪声对人干扰程度因素 声压级或

11、声级 声音的持续时间 声现象随时间的变化 复合声的频率成分 声音包含的信息量 声环境中人与噪声源的关系噪声对健康和各种活动的影响 噪声对健康的影响 听力损伤 睡眠第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.7噪声对人的影响噪声对健康和各种活动的影响 噪声对各种活动的影响噪声与语言干扰 在一些尺度适当的房间里，人们不能很好地听闻语言，并非因语言声功率不足，往往是过长的混响声降低了清晰度 前面音节的较强混响掩盖了后续发出的声音，使人们听到的语言很模糊 供语言通信用的房间，混响应当衰减得快，并且在直达声后紧接着有较强的前次反射声 第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.7噪声对人

12、的影响噪声对健康和各种活动的影响 噪声对各种活动的影响噪声与效率 噪声对人们工作效率的影响随工作性质而有所不同 噪声对熟练的体力劳动者和脑力劳动者都可能使差错出现率增加，也就可能引起事故 噪声对学习的影响也是明显的 噪声对各种活动的影响噪声与音乐欣赏 噪声对人们欣赏音乐、戏剧等文化活动的影响已为人所共知 其影响程度取决于人们所听声音的范围、室内的环境噪声级以及干扰噪声的特点 第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.7噪声对人的影响噪声对健康和各种活动的影响 噪声对各种活动的影响噪声与烦恼 性格焦虑的人和病人易引起烦恼 老年人比青年人易引起烦恼 对新噪声源干扰的感觉比听惯了的噪声要大 高频噪声、音调起伏的噪声以及突发噪声引起的烦恼最大 第3.1章 声音的物理性质及人对声音的感受 3.1.7噪声对人的影响 人们对振动的感受主要决定于3个因素，即：强度、频率和时间特性 人们对垂直振动和水平振动的感受不同。常用位移、速度、加速度等描述振动的强度，它们之间的差别主要是频率 在很低频率的振动环境中，人们对位移（振幅）的反应较为敏感；如果是频率较高的振动环境，则对加速度的反应较为敏感 与人们感受有关的振动频率主要是0.5 100hz，