声波传输基本现象PPT演示文稿

1、1,第二章 声场,第一节 声波传输基本现象 第二节 室内声场 第三节 室内音质的评价与改善 第四节 吸音与隔声材料的结构与机理,2,第一节 声波传输基本现象,声波的叠加及干涉 声波的反射、折射和吸收 声扩散 声衍射,3,声波的叠加及干涉,声波的叠加 声波的干涉 驻波,4,声波的反射、折射和吸收,声波的反射及应用 声波的折射 声波的吸收 吸音系数（见第四节,5,第二节 室内声场,一、室内声场的基本特征 室内声场的组成 简正方式和简正频率 室内声场的基本特征,6,简正方式和简正频率,驻波条件：L=n* /2 式中：（ n1，2，3，）， 相应波长 按驻波条件形成的每一个驻波称为房间的一个简正方式，

2、其相应的频率为简正频率。 简正频率相同而简正方式不同的现象，称之为简正频率的“简并,7,二、混响和混响时间 室内声场的建立稳定和衰减 混响时间的计算 1）混响时间的定义 2）赛宾(W.C.Sabine)公式 3）艾润(C.F.Eyring)公式 4）其它混响公式 混响时间的频率特性,8,脉冲声的时间序列,第一反射声,直达声,前期反射声,混响声,9,混响和混响时间,混响时间的定义：通常，我们定义Lp衰减60(dB)的时间为混响时间。记为T60。 T60（Tb-Ta）60/（Lpa-Lpb,10,赛宾公式,T=KV/A 或 T600.161V/S,11,艾润公式,12,房间常数,13,混响半径(临

3、界距离,14,声源指向因子Q： 自由声场中，声源在某方向上某点产生的声强Id与相同功率无指向性声源在该方向该点产生的声强Ido的比值,15,房间的传输响应 1、频率/声压关系曲线 自激现象，相邻极大值之间的平均间隔,16,2、混响室 房间的自然混响来自：一是反射波延时叠加的空间回响效果；二是两面相互平行的墙面之间形成大量的驻波共振。 混响时间的调节：高、中频使用面积可改变的吸声帘幕，低频使用可移动的吸声体。（音箱内,17,混响时间的频率特性,混响时间的频率特性是指：房间的混响时间随声信号的频率变化而变化的特性（T60频谱,18,室内声场的基本特征,室内声源辐射的连续稳定声波，室内各受音点接受到

4、的声压值也是稳定的，声压随声源距衰减没有室外明显。 由于室的周边对声的反射作用，室内声源停止发声后，室内声并不立即停止，而是继续持续以段时间，这种声的残响现象通常称之为混响。 由于室形状的复杂性，声波在室内传播时，还会产生回声、聚焦、蛙鸣以及声染色等特异声现象,19,矩形房间的驻波状态,20,三、室内声场分布,房间常数 混响半径 声源指向因子 室内声场分布的计算,21,第三节 室内音质评价的评价与改善,室内音质设计的基本要求 主要评价量及评价标准 室内噪声水平 最佳混响时间 混响时间的频率特性 混响感 前期反射声的时间序列与方向序列 声场扩散特性,22,一、 室内音质评价,室内音质设计的基本要

5、求 无噪声干扰 语言用房，应追求声音的清晰 音乐用房，要求声音圆润、丰满和足够的力度 立体声效果用房，追求立体感、空间感和临场感 整个声场应充分扩散、分布均匀 没有回声、颤音、蛙鸣、嗡声（低频声染色）以及声聚焦等明显特异声缺陷,23,室内噪声水平,噪声评价指数”（N曲线） “N25线”、“N90线” Lp = a + bN A声级dB（A） N曲线用于噪声频谱比较特殊的场合，突出了噪声的烦恼度； A声级dB（A）计量较为方便，多用于一般噪声,24,最佳混响时间,结论：混响时间是影响室内音质的最基本要素，也是最基本评价量。 音质主观评价术语：“清晰”、“平衡”、“丰满”、“力度”、“圆润”、“明

6、亮”、“柔和”、“临场感”等都与混响时间相关。 最佳混响时间：对于不同用途的声室，不同的音质设计，应有不同容积的室空间，在此容积下，有某一段混响时间范围，其间声效果最好。 最佳混响时间通常取500Hz1000Hz作为标准,25,最佳混响时间,现代演播室、录音室等声室，都要求有短而平直的混响时间，因为： 短混响的节目可以通过电声手段任意加进人工混响，以模拟各种声现场的情景，而如果节目已据有长时间的混响则很难减短。 短混响的房间由于吸音条件好，有利于降低背景噪声。 在电视节目中，多数节目不希望在画面中出现传声器，这样现场拾音距离较大，如混响时间长，就会影响讲话者的亲切感和实在感,26,混响感,混响

7、感是人对混响程度的主观感受。 听觉比混响声声能密度（es） /直达声声能密度（ed） “混响感”比“最佳混响时间”更能反映听音者的听音音质,27,前期反射声的时间序列与方向序列,前期反射声的时间序列 前期反射声的方向序列,28,声场扩散特性,声波室内传播是靠界面反射进行的。如果这种传播完全处于无规状态，从统计观点来说可以认为声波通过室内任何位置的几率是相同的，通过的方向几率也是相同的，各反射声相遇时的位相也是无规的，由此造成的室内声场平均能量密度分布是均匀的，我们就将这种统计平均均匀的声场称为扩散声场。 实际声场扩散特性的评价方法： 实测混响时间，并计算与理论值的偏差；或者根据实测混响曲线的不

8、规则度来评价实际声场的扩散特性。 实测室内声压级分布并与理想分布比较。 测量实际声场的指向扩散度，并据此评价其扩散特性,29,声场扩散特性,在“刺猬图”中，每根“针”的长度表示该方向传来的声能强度。 设各空间角测次样本总数为N，则针长平均值,30,室内音质的改善,常见声缺陷及其对音质的影响 室内音质改善的建筑声学方法,31,常见声缺陷及其对音质的影响,外界噪声对室内声场的干扰 通过门、窗、管道进入； 透过墙壁等传入，二次声源。 建筑物构建受机械撞击，振动沿隔离物传播辐射干扰 混响时间对音质的影响 混响时间过长 混响时间过短 混响时间频率特性畸变 房间大小及线度比例对简正频率分布的影响,32,室

9、内音质改善的建筑声学方法,控制噪声和振动干扰，提高声信噪比 修正混响时间及其频率特性，以符合设计要求 改善房间形体、结构，提高房间扩散性能 长方体形房间长、宽、高比例尽量避免1:2、1:1等简单比例关系。 房间容积应足够大，使间隔较大的简正频率尽量推向很低频段使频率范围内频率分布均匀。 对长宽高比例不当的房间，可通过空间分割尽量减少房间平行内壁。 室内吸声材料和吸声结构的铺装以非对称为宜。 合理设计反射面，改善前期反射声 反射面的形体处理 改变反射面或声源位置,33,第四节 吸声与隔声材料的结构与机理,吸声材料与吸声机理 多孔吸声材料 穿孔板吸声结构 薄板、薄膜吸声结构 挂帘吸声结构 空间吸声

10、体 隔声材料与结构 隔声的基本参量与常用计算公式 常用隔声构件及隔声量,34,穿孔板吸声结构,F0 =（d/2）P/T ( t+) 式中： F0共振频率（Hz）； P穿孔率T腔深（cm）； t板厚（cm）； 板厚修正； d穿孔的孔径（cm,35,隔声的基本参量与常用计算公式,透射系数 ：E/ E0 隔声量：R10lg 1/ （dB） 隔声量频率特性：隔声量与入射声频率的关系。 平均隔声量：各频带隔声量的算数平均值。 隔声量定律： （m 为隔声材料的面密度） 当声波垂直入射时：R0 = 20 lg m20 lg f 43 (dB ) 当声波无规入射时：R = 20 lg m20 lg f 48 (dB) 双层墙共振频率：f0600 /L 1/m1-1/m0 （Hz） 双层墙的附加隔声量： R= 20 lg (m1m2) 20 lg f 48 （dB） R = R+R,36,常用隔声构件及隔声量,隔声门：3540 （dB） 隔声窗 隔声声闸 ： N = 10lg 1/ scos / 2d2 +（1 ）/AN 为附加隔声量 隔声屏（声障）： N=2/称为夫累涅尔数 a b c,37,作业,1、某房间的长=50米，宽=40米，高