建筑物理声学基本知识

第一章建筑声学基本知识声音的频率、波长和声速声波的频率完全振动周期：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、密度以及温度有关介质松木软木钢水空气声速(m/s)3320500500014503404/8/20251第一章建筑声学基本知识声音的计量声功率、声强以及声压声功率W，[W,W]声强I，[W/m2]声压p，[N/m2]相互关系分贝（dB）人耳听闻下限：声强10-12W/m2；声压2x10-5N/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与声强或声压的对数成正比声功率级LW声强级LI声压级Lp点声源：自由声场：声源种类声功率声功率级dB喷气飞机10kW160气锤1W120汽车0.1W110钢琴2mW93女高音1000~7200W90~98对话20W734/8/20252第一章建筑声学基本知识声音的计量分贝人耳听闻的范围：0dB~120dB声压每增加1倍，声压级增加6dB；声压每乘10，声压级增加20dB；声压级每增加10dB，人耳主观听闻的响度大致增加1倍；长时间暴露于80dB以上的噪声环境，会导致暂时或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4/8/20253第一章建筑声学基本知识声音的计量声音的叠加多个声音的叠加4/8/20254第一章建筑声学基本知识声音的频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分形成的谱连续谱：在一定频率范围内频率成分连续的谱音乐（乐音）纯音基音和谐音、基频和谐频音符和音色线状谱语言声4/8/20255第一章建筑声学基本知识声音的频谱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、刺耳的频谱的划分对声音整个频率范围分段倍频程和1/3倍频程4/8/20256第一章建筑声学基本知识声音的计量声音的叠加多个声音的叠加4/8/20257第一章建筑声学基本知识声音的频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分形成的谱连续谱：在一定频率范围内频率成分连续的谱音乐（乐音）纯音基音和谐音、基频和谐频音符和音色线状谱语言声4/8/20258第一章建筑声学基本知识声音的频谱>>噪声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、刺耳的频谱的划分对声音整个频率范围分段倍频程和1/3倍频程下限频率fL、上限频率fH和中心频率fC4/8/20259第一章建筑声学基本知识声波的性质>>声波的反射声波的反射平面反射曲面反射凸面反射、凹面反射4/8/202510第一章建筑声学基本知识声波的性质>>声波的折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4/8/202511第一章建筑声学基本知识声波的性质>>声波的衍射（绕射）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4/8/202512第一章建筑声学基本知识声波的性质>>声扩散、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声吸收和声透射空气的声吸收材料的声吸收和透射4/8/202513第一章建筑声学基本知识声音在户外的传播点源声音随距离的衰减球面声波的向外扩展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，声压级降低3dB有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低3~6dB传播距离加倍，声压级降低6dB4/8/202514第一章建筑声学基本知识人耳的主观听觉特性人耳的听闻范围听觉过程：外耳——中耳——内耳——大脑人耳对不同频率的声音的敏感程度不一样对中、高频敏感；对低频不敏感听闻范围响度人耳所感觉的声音的大小称为响度相同声压级，不同频率的声音，响度不同相同频率，不同声压级的声音，响度不同等响响度的单位为宋(sone)频率1kHz，声强级40dB的纯音的响度为1宋声压级增加10dB，响度增加1倍4/8/202515第一章建筑声学基本知识人耳的主观听觉特性响度级与等响曲线描述人耳对声音感觉的另一个量，单位：方(phon)任何声音的响度级在数值上与该声音同样响的1kHz纯音的声压级相同描述不同频率声音等响时，频率与声压级相互关系的曲线称为等响曲线声级计与A声级根据等响曲线，通过计权网络模拟人耳对不同声音的响应A、B、C、D声级4/8/202516第一章建筑声学基本知识人耳的主观听觉特性时差效应哈斯效应(HaasEffect)时差强度差双耳听闻效应（听觉定位）人耳确定声音远近的准确度较差；确定声音方位非常准确方位的确定主要依：强度差：>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掩蔽效应掩蔽量、掩蔽阈宽频掩蔽窄频低音掩蔽高音4/8/202517第一章建筑声学基本知识人耳的主观听觉特性人耳的听闻范围听觉过程：外耳——中耳——内耳——大脑人耳对不同频率的声音的敏感程度不一样对中、高频敏感；对低频不敏感听闻范围响度人耳所感觉的声音的大小称为响度相同声压级，不同频率的声音，响度不同相同频率，不同声压级的声音，响度不同等响响度的单位为宋(sone)频率1kHz，声强级40dB的纯音的响度为1宋声压级增加10dB，响度增加1倍4/8/202518第一章建筑声学基本知识人耳的主观听觉特性掩蔽效应掩蔽效应的应用4/8/202519第一章建筑声学基本知识室内声学原理室内声波的传播及反射室内声波的传播特点反射、扩散、衍射和吸收声线与几何声学声音的增长、稳态和衰减增长：稳态：衰减：4/8/202520第一章建筑声学基本知识室内声学原理混响与混响时间混响(Reverberation)混响时间(ReverberationTime)混响时间的计算Sabine公式：Eyring公式：1000Hz2000Hz4000Hz4m0.0040.010.0244/8/202521第一章建筑声学基本知识室内声学原理混响与混响时间混响时间的意义及影响因素反映了声波在房间衰减的快慢程度；大致反映了直达声与反射声的比例；混响时间越长，反射声比例越大，房间清晰度越差；混响时间越短，反射声比例越大，房间清晰度越好影响因素：房间容积V和吸声量A混响时间的计算误差吸声量的布置位置；房间形状；选用的数据4/8/202522第一章建筑声学基本知识室内声学原理室内声压级的计算直达声与反射声计算公式声源及声源位置的影响指向性因素Q混响半径直达声能量与反射声能量相等时，接受点与声源的距离R：房间常数4/8/202523第一章建筑声学基本知识室内声学原理驻波与房间共振驻波的产生简并现象和频率畸变或声染色演示房间共振与共振频率轴向共振切向共振和斜向共振波腹波节4/8/202524第一章建筑声学基本知识室内声学原理课后作业P.276-277(2),(7),(8),(10)两周时间参观声学实验室4/8/2025254/8/202526第一章建筑声学基本知识室内声学原理混响与混响时间混响(Reverberation)混响时间(ReverberationTime)混响时间的计算Sabine公式：Eyring公式：1000Hz2000Hz4000Hz4m0.0040.010.0244/8/202527第一章建筑声学基本知识室内声学原理混响与混响时间混响时间的意义及影响因素反映了声波在房间衰减的快慢程度；大致反映了直达声与反射声的比例；混响时间越长，反射声比例越大，房间清晰度越差；混响时间越短，反射声比例越大，房间清晰度越好影响因素：房间容积V和吸声量A混响时间的计算误差吸声量的布置位置；房间形状；选用的数据4/8/20