建筑物理-声学基本知识.ppt

1、2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,1,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,2,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

2、声压p，N/m2 相互关系,分贝（dB） 人耳听闻下限：声强10-12 W/m2；声压2x10-5N/m2 人耳疼痛感上限：声强1 W/m2；声压20 N/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：,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,3,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：0 dB120 dB 声压每增加1倍，声压级增加6 dB； 声压每乘10，声压级增加20 dB； 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

3、，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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,4,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,5,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

4、符和音色 线状谱 语言声,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,6,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,7,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,8,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

5、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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,9,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fC,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,10,第

6、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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,11,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,12,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

7、） 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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,13,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,14,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36dB,线源声音随距离的衰减

8、无限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3 dB 有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 36 dB,传播距离加倍，声压级降低 6 dB,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,15,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10d

9、B，响度增加1倍,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,16,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,17,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(Haas Eff

10、ect) 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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,18,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

11、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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,19,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,20,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：,2020年7月29日星期三,Archit

12、ectural Acoustics,21,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 (Reverberation Time),混响时间的计算,Sabine 公式：,Eyring 公式：,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,22,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

13、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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,23,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,24,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,2020

14、年7月29日星期三,Architectural Acoustics,25,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,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,26,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,27,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 (Reverberation Time),混响时间的计算,Sabine 公式：,Eyring 公式：,2020年7月29日星期三,Architectural Acoustics,28,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,2020年7月29日星期三,Architectural