声学基础声压级

1、第2篇 建筑声学,本篇主要内容： 1.建筑声学基本知识 2.室内声学原理 3.吸声材料与吸声结构 4.室内音质设计 5.燥声控制,第4章 建筑声学基本知识,本章主要内容： 1.声音的产生与传播 2.声音的计量与人的听觉特性 本章重点： 声音的计量与人的听觉特性, 10-1声音的产生与传播,一、声波 1.声波：机械振动由近及远的传播，称为声波。 2、声波存在的两个条件： （1）声源：不断振动的物体 （2）传声介质：传播振动状态的煤质 注: （1） 在空气中传播的声音 为空气 声。 在固体中传播的声音是固体声。 人耳最终听到的是空气声。 （2）声波是纵波，传播方向和振动方向相同。,二、波阵面、波长

2、和声速 1.波阵面声波从声源出发，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻，波动所达到的各点的包迹面。可用声线表示声音的传播方向。 平面波：面声源。 球面波：点声源。无方向性。 2.波长在声波的传播路径上，两相邻同相位质点之间的距离称为波长。记作，单位是m。 1004000Hz的声音波长范围大致在3.4m8.5cm； 2020000Hz波长范围大致在17mm17m 3.声速声波在弹性介质中传播的速度称为声速，记作c，单位是m/s。 当温度为0C时，声波在不同介质中的传播速度为： 松木： 3320 m/s 软木： 500 m/s 空气340m/s 钢铁： 5000 m/s 水 ： 1450m/s

3、4、周期：质点完成一次往复运动或疏密相间的运动所需要的时间。记作 T，单位s。 5、频率：质点每秒振动的次数。记作f,单位Hz 人耳所能感觉到的具有一定强度的声波频率范围在2020000Hz；低于20Hz的声波叫次声，高于20000Hz的声波叫超声 6、三者关系：,四、声音的绕射和反射,1. 波的绕射,当d 时,当d 时,当声波通过障板上的孔洞时，并不象光线那样直线传播，而能绕到障板的背后改变原来的传播方向，在它的背后继续传播，这种现象称为声波的绕射（亦称衍射）,当d 时,当障板尺寸 时,2. 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，反射仍然遵循反射定律：

4、1）入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内； 2）入射线和反射线分别在法线的两侧； 3）入射角等于反射角。,如果声源是球面波，反射后仍然是球面波，O与O是关于反射面的对称点。,五、声音的干涉和折射,声音的干涉 当具有相同频率、相同相位 的两个波源所发出的波相叠加 时，在重叠区域内某些点处， 振动始终是加强的，而在另外 一些位置，振动始终是相互削 弱或抵消的，这种现象叫波的 干涉。,2、声音的折射： 声音遇到不同介质分界面，会发生折射，改变声波的传播方向。,六、声波的透射与吸收,1、现象:隔墙能听到声音。 2、定义：反射、吸收、透射 根据能量守恒有：,通常把 值小的材料称为隔声材料，把 值小的

5、材料称为吸声材料。, 2-2声音的计量与人的听觉特性,一、声功率W、声强、声压p,定义：就是指声源在单位时间向外辐射的声能大小，记作 W，单位是瓦（w）或微瓦（uw）。 注：声功率不等于电功率。 几种不同声源的声功率： 喷气式飞机： 10kw 气 锤： 1w 汽 车： 0.1w 钢 琴： 2 mw 女 高 音： 10007200 uw 对 话： 20uw 400万人同时大声说话: 40w,1. 声功率W,2.声强,定义：它是衡量声音强弱的物理量，声场中某一点的声强，就是在 单位时间内，在垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的 声能，记作，单位是w/m2。 计算式：,w/m2,（10-16）,上

6、式中S声能所通过的面积，m2,对于无反射的自由声场中，点声源发出的球面波，均匀地向四周辐射声能，因此，距声源中心点为r的球面上的声强为：,w/m2,对于平面波而言，声强与距离无关，在声场中声强是个定植。 在实际工程当中，指定方向的声强难以测定，通常是测出声压， 通过计算得出声强和声压。,3.声压p,定义：声波存在时的压强与无声波的压强间的差值。 单位是：帕斯卡（Pa） 特点：1）任何一点的声压都是随时间而不断变化的； 2）某一段时间内瞬时声压的平均值称为有效声压； 3）每一瞬间的声压叫做瞬时声压； 4）对于正弦波，有效声压为：,通常所说的声压，如果未加说明，即指有效声压。,4.声压与声强的关系

7、： 在自由声场中：,w/m2,有效声压,介质的特性阻抗，在20 C时，其值为415N.S/m3,1、听阈和痛阈 听阈：人耳刚能感觉到其存在的声压。对不同频率是不同的。 人耳对1000Hz最灵敏，听阈声压P0=2X10-5Pa-基准声压 痛阈：使人产生疼痛感的上限声压为痛阈。 对1000Hz，为20Pa 2、级的引入 (1)声压变化数值大 (2)人耳对声的感觉特性: 声压的变化范围：一百万倍 声强的变化范围：一百亿倍 用声压和声强计量很不方便。 人对声的感觉近似于声压的对数成正比。 由此引入“级”的概念。,二、声强级、声压级、声功率级及其叠加,1.声强级定义：,分贝（dB），,2.声压级定义：,（dB）,I0基准声强， I0=10-12 W/m3,P0-基准声压 P0=2X10-5Pa,3.声功率级定义：,w0基准声功率， w0=10-12 W,4.声强的迭加：,5.声压的迭加：,6.声强级、声压级的迭加：,可以证明，两个声压级分别为和（设 ）,其总声压级为：,计算方法：查表找出两个声压级之差对应的数值，加到大的那个声压级上，就是总声压级。LP=L大+表值。如果，两个声压级相差