建筑声学：第四节 室内声学基本原理

1、第一部分 声学基本知识建 筑 声 学ARCHITECTURE ACOUSTICS第四节 室内声学基本原理3点声源在自由声场中声压级随测点距离声源的变化：如果距离声源r1处的声压级为L1，则距离声源r2处的声压级L2为r 测点与声源的距离（dB）（dB）一、声波在室内空间的传播第四节 室内声学基本原理 在建筑声学中，多数情况涉及到声波在一个封闭空间内（剧院观众厅、播音室等）传播的问题。声波传播将受到封闭空间各个界面（墙面、顶棚、地面等）约束，形成一个比自由声场要复杂得多的“声场”。这种声场具有特有的声学现象在距离声源同样远处比露天要响一些室内，声源停止发声后，声源不会像室外立刻消失，而是持续一段

2、时间做好声学设计，应对声波在室内的传播规律及室内声场的特点有所了解二、室内声场第四节 室内声学基本原理 室内空间的声场受到室内各个界面的影响,与自由场相比，其主要特点有: 1.室内声场的特点听者接收到的声音，不仅包括直达声，还有陆续到达的来自各个反射面的反射声，它们有的经过一次反射，有的经过多次反射。 二、室内声场第四节 室内声学基本原理 声波在各界面除了反射外，还有散射、透射和吸收等声学现象发生。 二、室内声场第四节 室内声学基本原理 2. 室内声音的变化过程到达某一点的声音，在时间上有先后（直达声-早期反射声-混响声）在传播过程中，由于碰到界面，部分声能被吸收以及随距离衰减，由强变弱二、室

3、内声场第四节 室内声学基本原理 2. 室内声音的变化过程增长、稳定和衰减消声室剧院音乐片段混响室语音片段消声室剧院混响室二、室内声场3.混响时间二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间定义：房间内声场达到稳态状态后，突然关掉声源使其停止发声，当声能逐渐减小到原来声能(稳态时具有的声能)的百万分之一所经历的时间。也就是声压级降低60dB所需的时间，一般用T60表示，单位为秒二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间19世纪末，哈佛大学年青物理学家赛宾(W.C.Sabine)在解决学校Fogg艺术讲堂声学问题的过程中，进行了大量的

4、吸声试验，提出了室内混响理论，他首先从试验获得混响时间T60的计算公式，通常又称为赛宾公式。 V 房间的容积，m3；A 房间的吸声量，m2。 为平均吸声系数二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间赛宾公式：改变房间的容积和改变房间表面吸声量。尽管在设计时可以改变房间的体积，但调整混响时间更实用的方法是改变吸声量。 控制混响时间主要有两种方法：二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间Lucerne, Switzerland二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间改进的内容：、能够正确反映平均吸声系数与混响时间的关系、考虑了空气吸收的影响依林公式（修正公式）：4m 空

5、气吸收系数，当频率大于1000Hz时，必须考虑空气吸收赛宾公式应用的局限性：赛宾公式只适用于平均吸声系数较小时的混响时间计算（ ）二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间计算混响时间时，一般取125、250、500、1000、2000、4000Hz六个倍频程中心频率。对于录音室和播音室还应追加63Hz和8000Hz的混响时间。二、室内声场第四节 室内声学基本原理 3.混响时间早期衰变时间EDT ：初始衰减1OdB的时间乘上6，推算出衰变60dB的混响时间，它可能与实际测得的衰变60dB的混响时间不同，为了区别起见，人们对此命名为“早期衰变时间EDT(s)。 184、室内声场的计算与混

6、响半径 通常把房间内的声场分成两部分，一部分是由声源直接传到接收点的直达声所形成的声场，称为直达声场。另一部分是经过室内表面反射后到达接收点的反射声所形成的声场，称为混响声场。房间的总声场可以理解为直达声场和混响声场的迭加 L W 声源声功率级，dB；R 房间常数，m2；Q 指向性因数。 二、室内声场第四节 室内声学基本原理 距离声源r处的声压级：19房间常数： 当r比较小，即靠近声源的区域，这时直达声场占主要成分： 当r较大，即远离声源的区域，这时混响场声场占主要成分： 4、室内声场的计算与混响半径 二、室内声场第四节 室内声学基本原理 20混响半径 直达声声压级与混响声声压级相等时，该点离

7、声源中心的距离称为自由场半径，或称为混响半径，有时又称为临界距离 4、室内声场的计算与混响半径 二、室内声场第四节 室内声学基本原理 QRQRrc14.041=p21前述之室内声音的增长和衰减过程，均未考虑频率这一因素的影响，这是不全面的。三、驻波与房间共振实际房间受到声源激发时，对不同频率有不同响应，最容易被激发的频率就是房间的共振频率。房间被外界干扰振动激发时，将按照他本身的共振频率（固有频率或简正频率）之一而振动。激发频率越接近某一共振频率时，共振就越明显，这个频率的声能密度就得到加强 。房间共振用驻波原理来解释第四节 室内声学基本原理 22三、驻波与房间共振两列振幅相同的相干波沿相反方

8、向传播时叠加而成的波成为驻波第四节 室内声学基本原理 23三、驻波与房间共振两列振幅相同的相干波沿相反方向传播时叠加而成的波成为驻波。其特点是在空间形成位置固定的波腹（声压最大处）与波节（声压最小处）。如声源发声入射到全反射的壁面上，所形成的反射波与入射波叠加后形成的波就是驻波。第四节 室内声学基本原理 24三、驻波与房间共振两列振幅相同的相干波沿相反方向传播时叠加而成的波成为驻波。产生驻波的条件：n=1,2,3., 相应的频率：n=1,2,3., 第四节 室内声学基本原理 25三、驻波与房间共振两列振幅相同的相干波沿相反方向传播时叠加而成的波成为驻波。第四节 室内声学基本原理 一对相距6m的

9、墙面，在n=1，2，3三种情形下，轴向共振频率是多少？28Hz，56Hz，84Hz！n=1,2,3., 26三、驻波与房间共振第四节 室内声学基本原理 在矩形房间内三对平行墙面间，只要其距离为/2的整数倍，均可产生相应方向上的轴向共振，相应的轴向共振频率为：除上述三个方向的轴向驻波外，声波还可以在两维空间内出现驻波，即切向驻波，相应共振频率为切向共振频率。三维空间内。除了轴向和切向驻波外，还能产生斜向驻波，相应共振频率为斜向共振频率。27三、驻波与房间共振第四节 室内声学基本原理 28三、驻波与房间共振第四节 室内声学基本原理 29三、驻波与房间共振第四节 室内声学基本原理 30三、驻波与房间共振第四节 室内声学基本原理 简并现象当不同共振方式的共振频率相同时，出现共振频率的重叠，称为“简并”。出现简并时，共振频率的声音被加强，频谱曲线出现突起，形成频率特性失真，“声染色”。31三、驻