工程建筑物理(声学复习)

第10章建筑声学基本知识声音的基本性质①声波的绕射它的背后继续传播的现象。②声波的反射当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的障板时，声波将被反射。③声波的散射（衍射）能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射。④声波的折射播方向会改变。这种由声速引起的声传播方向改变称之为折射。白天向下弯曲 夜晚向上弯曲 顺风向下弯曲 逆风向上弯曲⑤声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件（如顶棚，墙）由于构件的振动或声音在其内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗（吸收。根据能量守恒定理：EE0

EE 0E——单位时间入射到建筑构件上总声能；0E——构件反射的声能； E

——构件吸收的声能； E

——透过构件的声能。0透射系数E0

/E； 反射系数

/E0；实际构件的吸收只是E

，但从入射波和反射波所在空间考虑问题，常常定义吸声系数为：E EE⑥波的干涉和驻波

11E0

E0波的干涉点处，振动始终彼此加强、而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消的现象。驻波：两列同频率的波在同一直线上相向传播时，可形成驻波。声音的计量①声功率W单位：瓦）或微瓦m。②声强定义1：是指在单位时间内，改点处垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。定义2：在声波传播过程中单位面积波阵面上通过的声功率。符号：I，单位：W/m2IdWdS意义：声强描述了声能在空间的分布；衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量可听声强范围 10-12W/m2——1W/m2辐射声能，因此，距离声源中心为r的球面上的声强为：I Wr2的表面时，声能没有聚集或离散，即与距离无关，所以声强不变。③声压声波时介质静压强的改变量，是一个标量，用P表示。2．(帕斯卡)，就是压强的单位，即。均方根值称为有效声压。如未说明，通常所指的声压即为有效声压。

P22max，即：P 。22max声压与声强关系：在自由声场中，某处的声强与该处声压的平方成正比而与介质密度与声速的乘积成反比：

IP2c0P——有效声压0c——空气中的声速0④声能密度

——空气密度Kg／m3；c——空气的介质特性阻抗。定义：声强为I的平面波，在单位面积上每秒传播的距离为c，则在这一空间声能密度D为：DI （W.s/m3或J/m3）c向的室内声场时，最为方便。声压级、声强级、声功率及其叠加①声压级以10倍为一级划分，从闻阈到痛阈可化为100~106七个等级。(20倍之)L 20lgp

P （dB）P0P——某点声压P0

——参考声压，取2×10-5N/m2为参考值。②声强级以10-12W/m2为参考值。（10倍之）L10lgI

I （dB）I0③声功率级将声功率以“级”表示，便是声功率级，单位也是分贝。W0

——参考声功率，10-12W。L 10lgWW W0注意：要特别指出的是声强级、声压级、声功率级和声强、声压、声功率是不同的概念，以分贝为单位的各种“级”只有相对比值的意义，其数值大小与所规定的基准值有关。④声级的叠加的代数和。EEE1 2

E （W/m2）nP2P2P21 2P2nP

（N/m2）20lgP20lgP2P2...P211nPL 20lg p P P(10 )Lp120(10 )Lp1202(10 )Lp2202(10 )Lp3202...(10 )Lpn2023220lg110lg(100.1Lp1

100.1Lp

100.1Lp

n...100.1Lp)n⑤响度，响度级如果某一声音与已选定的1000Hz的纯音听起来同样响，这个1000Hz纯音的声压级值就定义为待测声音的“响度级Phon。⑥声音的频谱种类：线状谱：若干纯音组成（乐音。连续谱：由所有频率的声音组成。如机器设备发出的噪声，一般不能用离散的简谐分量表示频程：通常频带划分方式通常不是在线性标度的频率轴上等距离划分频带，而是以各频带的频程数fn来划分。fn10log

(f2) 即 22n

——上界频率；

——下界频率。⑦声源的指向性

2 f1 f1 2 1压级相等。各方向的辐射就不一样，因而具有指向性，在距离声源中心等距离的不同方向的空间位置处的声压级不相等。声源尺寸比波长大的越多，指向性就越强。人耳听觉特性：20~20000Hz：0-120dB。声压级在120dB左右，人就会感到不舒服；130dB耳朵内将由痒痒的感觉；140dB耳朵疼痛；继续升高将造成而出血，损坏听觉机构。③最小可辨域（差域：在频率为50-10000Hz之间的任何纯音，在声压级超过可听域50dB时，人耳大约可以分辨出1dB声压级变化。在理想的隔音室中，用耳机提供声音时，中频范围内，人耳能觉察到0.3dB的声压级变化。④哈斯效应哈斯效应反应了人耳听觉特性的两个方面:1.听觉暂留，2.声像定位。声觉暂留:人对声音的感觉在声音消失后会暂留一小段时间。声像定位：判断声源位置主要是根据“第一次到达”的声音。哈斯效应：直达声到达后50ms以内到达的反射声会加强直达声。直达声到达后50ms后到达的“强”反射声会产生“回声”。⑤掩蔽效应人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象。①频率相近的纯音掩蔽效果显著；②掩蔽音的声压级越高，掩蔽量越大，掩蔽的频率范围越宽；③低频音对高频音掩蔽作用大，高频音对低频音掩蔽作用小；⑥双耳听闻效应（听觉定位）人耳的一个重要特性就是能够判断声源的方向和远近。双耳定位能力有助于人们在存在背景噪声的情况下倾听所注意的声音。由于人耳位于头部两侧，约距20cm，声音到达双耳有微小的时间差，强度差和相位差，使人能辨别声音的方向，确定声源的位置。①频率>1400Hz强度差起主要作用。②频率<1400Hz时，时间差起主要作用。③人耳对水平方向方位的辨别能力强于垂直方向。第11章室内声学原理室内声场①室内声场的特征①距声源有一定距离的接收点上，声能密度比在自由声场中要大，常不随距离的平方衰减。置，形成回声，颤动回声及其他各种特异现象，产生一系列复杂问题。“（物理声学：着眼于声音波动性的分析方法。优点：波动声学的方法只能解决体型简单、频率较低的较为单纯的室内声场情况的分析。而几何声学则可以分析界面形状和性质复杂多变的室内声场空间。③扩散声场的假定假定声源在连续发生时声场时完全扩散的。所谓扩散，包含两层含义：①声能密度在室内分布均匀，即在室内任一点上，其声能密度都相等。②在室内任一点上，来在各个方向的声能强度都相同。基于上述假定，室内内表面上不论吸声材料位于何处，效果都不会改变；同样，声源与接收点无论在室内什么位置，室内各点的声能密度也不会改变。II D4c（W/m2）④室内声音的增长、稳态和衰减室内声场声能变化方程：VVdDWcDAdt4增长公式：DDWcAcA(1et4V)稳态公式：DD.0cADDDe4Vt0cA混响和混响时间计算公式混响时间：声能密度衰减60dB所需的时间。其为评价室内声音特性的参数.①赛宾的混响时间计算公式T T KV0.161V60AAAA Si i适用范围：室内总吸声量较小、混响时间较长情况。②依林的混响时间计算公式即考虑界面吸收不是连续的，反射声能密度呈阶梯形衰变。TTKV0.161VSln(1) Sln(1)分析：①室内表面平均吸声系数较小（0.2）时，赛宾公式和依琳公式可以得到相近结果。②室内表面平均吸声系数较大0.2）时，只能用依琳公式较为准确计算室内混响时间。③依林-努特生公式有很大的关系。TT0.161VSln(1)4mV其中，4m——空气吸收系数。室内声压级计算与混响半径①室内声压级计算声压级，即：或者：

（dB）L L 10lg(Q4)p wr2 RL L 10lg(Q4)p wr2 Rp r2 RLw——声源的声功率级W——声源的声功率r——离开声源的距离Q——声源指向性因数；RS——房间常数；1Q（）与声源的方向性和位置有关（如右图：②混响半径室内声能密度由两部分构成：第一部分为直达声，相当于4

Q 表述部分；第二部分为扩散声，或称4r2混响声（包括第一次及以后的反射声，即R

表述部分。当直达声项与混响声项相等时，接收点距离声源的距离rQ Q 4r2 0

或：r

0.14 QR0①房间常数越大，则室内吸声量越大，混响半径就越长；R越小，则正好相反，混响半径就越短。0②对于听着而言，要提高清晰度，就要求直达声较强，因此常采用指向性因数Q较大（10左右，有时更大）的电声扬声器。房间共振和共振频率ffn,n,nx y zc2( x)2( y)2( z)2nnnLxLyLz②简并：在某些振动方式的共振频率相同时，就会出现共振频率重叠现象，或称之为共振频率的“简并声音产生失真（，表现为低频产生嗡声，或产生“声染色”避免“简并”现象的发生措施：①尽量使房间的长、宽、高不出现简单的比例关系（如上图）②两个相对的表面尽量不要完全平行；③在厅内部可以采取不规则的扩散表面；④可采用不对称的空间体型。第12章材料和结构的声学特性吸声①吸声系数:材料的吸声系数是指被吸收的声能（或没有被表面反射的部分）与入射声能之比。它是用来表征材料和结构吸声能力的基本参量。以表示为：E 0E0rE——入射到材料和结构表面的总声能E0

——被材料反射回去的声能，J。②吸声量AA S吸声量A：

单位：m2S——围蔽结构的面积，m2。如果一个房间有n面墙（包括顶棚和地面，各自面积分别为S,S,S1 2 3

S，各自的吸声系数分n别为,,1 2 3

，则此房间的总吸声量为：AASSSnS11 2 2 n n i ii1可以得到房间的平均吸声系数：ASnSi ii1nSii1共振吸声结:空腔共振吸声结, 薄板、薄膜共振吸声结空间吸声体强吸声结构隔声一、空气声隔绝1.：R 20lg0R 20lg0mfc020lgm20lgf43（即质量”。吻合效应：若声波沿墙面行进的速度正好等于墙板自由弯曲波的传播速度，墙板的弯曲振动达到最大，这时②双层墙的空气声隔绝③轻型墙的空气声隔绝④门窗及屋顶的隔声二、振动声隔离①转动设备隔振 ②撞击声隔绝反射①反射体②扩散体第13章 室内音质设计音质的主观评价与客观指标①主观评价五个方面：语言声60~70pho（方；音乐声50~80方。较高的清晰度和明晰度足够的丰满度丰满度的含义有：余音悠扬（活跃、音色浑厚（温暖、坚实饱满等（亲切声源在室内发生与在露天发声相比较，在音质上的提高程度。良好空间感（方向感、距离感和围绕感）（方向感距声源远近的判断（亲切感）和对属于室内声场的空间感觉（围绕感。没有声缺陷和噪声干扰声缺陷：如回声、声聚焦、声影、颤动回声等②客观指标声压级与混响时间反射声的时间与空间分布音质设计①大厅容积的确定保证厅内有足够的响度——最大允许容积保证厅内有适当的混响时间——每座容积②大厅体形设计③大厅的混响设计室内电声设计噪声的评价方法①A声级LA对于稳态噪声，可以直接测量LA

第14章噪声控制来评价②等效连续声级Leq等效连续声级评价方法：就是在一段时间内能量平均的方法。适用于声级随时间变化的起伏噪声。但其对偶发的短时的高声级噪声的出现不敏感。③昼夜等效声级Ldn④累计分布声级LN累计分布声级就是用声级出现的累积概率来表示这类噪声大小⑤噪声冲击指数NII考虑到一个区域或一个城市由于噪声分布不同，受影响的人口密度不同，用噪声冲击指数NII来评价城市环境噪声影响的范围比较合适。⑥噪声评价曲线NR和噪声评价数N噪声控制①噪声控制标准②噪声控制的原则和方法③城市噪声控制建筑中的吸声降噪①吸声降噪原理：如果在室内顶棚或墙面上布置吸声材料或吸声结构，可使混响声减弱，这时，人们主要听到的是直达声，那种被噪声“包围”的感觉将明显减弱。这种利用吸声原理降低噪声的方法称为“吸声降噪”。②吸声降噪量的计算根据稳态声压计算公式可知，距离声源rm处之声压级与直达声和混响声的关系如下：LLL 10lgpwr2 RQ 4(dB)如进行吸声处理，则处理前后该点的“声级差（）为：LLpp1L LLpp1L 10lg(p2Qr2 R4)(Qr2 R4)(dB)12

0。r2 Q 4

p(1)当以混响声为主时，即 时，则L10lg 2 1；一般室内在吸声处理以 很 r

p (1) 11 2小，所以1

2

，可以忽略，上式即可简化为：LL10lg 2=10lg 2=10lg 2ATp1A1T1(dB) ——处理前房间的平均吸声系数；1A1T——处理前房间的混响时间，s；1 ——处理后房间的平均吸声系数；2

A2T。