第一章建筑物理光研究

建筑声学基本内容建筑声学基本知识室内声学原理吸声材料和吸声结构室内音质设计噪声控制建筑隔声第一章

室内声学基本知识声音是人耳所感觉到的"弹性”介质中振动或压力的迅速而微小的起伏变化。

振动人耳听觉神经耳膜振动声音人耳不能察觉

超声次声声音传播:通过固体、液体和气体研究室内声学时——主要空气传播研究噪声控制——空气和固体材料传播声音在空气中传播时，振动能量传播

空气质点不传播波阵面波阵面——声波在同一时刻到达的这个球面声波的传播方向可以用声线表示点声源球面波的扩展导致了声音强度随着与声源距离的增加而迅速减弱声源种类点声源（单个声源)——尺度比所辐射的声波波长小得多线声源——把许多很靠近的单个声源沿一直线排列面声源——把许多距离很近的声源放置在一平面上声源的方向性大多数单个声源是向所有的方向辐射声音不少声源在某一方向辐射的声音具有较大的强度声源的方向性——"极坐标图”表示声学基本计量在常温条件下，空气中的声速为340m/s频率:f周期:T波长:速度:c力与能力：体现在声压（力)的存在能：声场的能量性质声源——声功率声场——声能（能量流)声音计量声功率（W)：单位时间内声源向周围空间所辐射的声能量。单位W或μW。10-12~1一般不随环境条件所改变——属于声源本身的一种特性声强（I)：单位时间通过垂直于声音传播方向上单位面积的平均声能通量（声功率)。单位：W/m2。平面声波的波阵面都一样——声强不变球面波的强度与距离平方成反比——平方反比定律声压（p)：声波在空气中传播时，空气媒质某点由于受声波扰动后压强超过大气静压强的值。单位：N/m2。2*10-5~20W、I——能量特性P——力特性声强与声压关系P：有效声压（N/m2)C：空气中的声速(m/s)空气密度不受边界影响情况下，某点声强与该点声压平方成正比声音计量常用单位——分贝1.声强级（dB）:声强与基准声强（10-12W/m2）之比的以10为底的对数的10倍2.声压级（dB）:声压与基准声压（2×10-5Pa）之比的以10为底的对数的20倍3.声功率级（dB）

：声功率与基准声功率（10-12W）之比的以10为底的对数的10倍在分贝标注中,声压

每加1倍

声压

每乘10声压级增加6dB声压级增加20dB声压级每增加10dB,人耳主观听闻响度大致增加1倍有效声压两个声源的声压相等，叠加后总声压级:两个声音的声压级如果相等，则总声压级比单个的声压级增加3dB;如果两个声音的声压级不等，则增加的分贝数就比较小。

频谱一定频率范围里各组成频率的声压级，这种以频率范围（频带范围)为横坐标，与其相应的声压级为纵坐标所组成的图

形——声源频谱线谱：由一些离散频率形成的谱连续谱：在一定频率范围内含有连续频率成分的谱人们听到的声音可以由组成它的分音的频率和强度所构成的频谱来表示。频谱：线状谱（乐器发出的声音)和连续谱（大多数噪声)人耳可听频率范围：20Hz~20000Hz计权网络和频谱

声压级——声级计频率计权网络——改变了声级计对不同频率声波的敏感性，有ABCD计权网络。A计权网络——较好地模仿人耳的频率响应特性，常用。简称:A声级，单位:dBA频带——测量总是在某一频率区间进行带宽——由下限频率f1和上限频率f2规定:倍频带或倍频程一个倍频带是上限频率为下限频率两倍的频带，f2 =2f1截止频率——f1和f2中心频率：31.5.63、125.250、500、1000、2000、4000、8000、16000（Hz）等效声级噪声源：1、稳定声源：发出的噪声级随时间的变化不大于5dB2.不稳定声源：噪声级随时间的变化大于5dB——等效声级来评价声音在户外传播1.点声源随距离衰减与声源的距离每增加1倍，声压级降低6dB2.线声源随距离衰减无限长线声源与声源的距离每增加1倍，声压级降低3dB有限长线声源如果距离较近，距离每增加1倍，声压级降低3dB;如果距离较远，距离每增加1倍，声压级降低6dB3.面声源随距离衰减如果与声源的距离较近，声能没有衰减;如果距离较远，声压级降低3~6dB声波的反射在两种介质界面处，波动传播方向变化，重新返回原空间（介质)中之运动形式平面反射曲面反射声波的衍射声波在传播过程中遇到障壁或建筑部件时，如果这些障壁或建筑部件的尺度比声波波长大，则其背后将出现"声影”，然而也会出现声音绕过障壁边缘进入"声影”的现象，这就是声衍射。声波进入声影区的程度——波长和障壁的相对尺度。例：反射板的大小高低频声波声波的扩散声波在传播过程中,如果遇到一些凸形的界面,就会被分解成许多小的比较弱的反射声波,这种现象成为扩散。突出部分最小相当于入射波长的1/7——扩散作用声音在围蔽空间里均匀分布防止声缺陷声吸收1.空气对声能的吸收——声波在空气中传播时，由于振动的空气质点之间的摩擦而使一小部分声能转化为热能——声波频率（尤其对高频声）——传播距离较远2.声波投射到建筑材料或部件时引起的声吸收——材料特性、表面状况和构造——对某一频率的吸声系数衡量:被吸收的声能与入射声能之比α。α=1 声音全被吸收α<1 声音部分被吸收材料吸声量=表面面积S(m2)吸声系数α声透射声波入射建筑材料和建筑部件时反射吸收透射材料透射能力——透射系数τ工程中——传声损失或隔声量R（dB)防共振措施1、声源不是单频，而是频带2、房间体积较大3、中心频率较高4、长宽高非整数比如：7 7 7m 6 6 9m 6 7 8m共振频率逐渐更为均匀5.利用不规则表面做声扩散以及吸声材料的适当分布混响时间（R.T)一、室内声场能量描述1、混响过程：声源停止发生后，室内声音的衰减过程2、实质：室内空间声场能量密度的衰减，是室内界面与空间吸收声能之过程3.意义：影响听音质量、清晰度、丰满度等混响时间1、意义：对室内声能衰减定量化研究2.定义：室内声场达稳态，声源停止发声，声音衰减60dB所经历的时间计算公式假设条件：前提：室内扩散声场各表面吸收特性同样3.计算公式赛宾（Sabine)公式：T60——混响时间（s)V——房间容积（m3)Sα——房间的总吸声量（m2)均匀声场、α<0.2——计算结果才接近实际伊林公式人耳听觉特性的描述1.人耳生理声学特性频率特性：20Hz能量特性：可闻阈20000Hz疼痛阈传播途径：空气——耳蜗固体——人体损伤原因：能——力损害感觉特性：能（力)+频率共同作用听觉疲劳和听力损失听阈:能引起听者有声感觉的最低声压级听力疲劳——暂时性听阈提高现象听力损失——听阈提高不可恢复声损伤化组织建议:85~90dBA的等效声级——不产生永久听力损失的噪声级的上限2.响度及响度级——力特性（1)响度级定义：如某待测声与1000Hz纯音听来一样“响”，则纯音的声压级定义为纯音的响度符号：Phon 方意义：人耳对声感觉量的描述，是能量与频率（灵敏)选择性的综合表现性质：主观量人耳频率响应和等响曲线响度——声音强弱（主观)对不同频率声音的响度灵敏度不同最敏感

：2000—4000Hz相同声压级而频率不同——人耳听起来不一样响（2)复合声与计权网络人们模拟等响设计的能反映对声音主观感觉的测量仪器——声级计A——40方500Hz以下大衰减，低频迟钝，代表不太强声，用A计权网络测得的声压级:A声级LAB——70方

低频稍有衰减——模仿人耳对70方声音的响应C——85方

平坦衰减曲线D——航空代表总声压级听觉定位人耳重要特性：判断声源方向——准确远近——准确度较差1、听觉定位：双耳听闻——时间差和强度差声源处于正前方（安静无回声）——方位辨别：水平方向优于竖直方向2.人耳对声源的定位受视觉影响5.时间特性——时差效应时差效应:人耳对先后到达的两个声音可分辨其顺序的最小时间间隔50ms回声:长延时，单位反射中强度较大者若延时超过50ms，足够强度反射声——回声哈斯效应:干扰度的趋势两个声源发出同样的声音:1、同一时刻，同样强度，到达人耳——声音呈现方向大致两个声源之间2、一个声音略微延迟5~35ms——声音似乎都来自第一个声源3、延时35~50ms之间——延时声源可以识别，声音未延时的声源方向4.延时超过50ms——第二声源才被听到——哈斯效应时差

强差

干扰度时差

强差

干扰度6、时间与力共同作用——掩蔽效应干扰度的影响——隐蔽定义：隐蔽效应——由于另一个声音的存在（f、LP)而使人耳的听觉灵敏度降低（欲闻声受影响)的现象掩蔽量——听阈提高的分贝数掩蔽阈——提高后的听阈影响因素