第二章---室內(nèi)聲學(xué)原理

1、第二章 室內(nèi)聲學(xué)原理,2.1 聲音在室外與室內(nèi)的傳播,2.1.1 聲波在室外空曠地帶的傳播規(guī)律,隨與聲源距離的增加，聲能發(fā)生衰減。對(duì)于點(diǎn)聲源，有：,距離增加一倍，聲壓級(jí)減少6dB。 對(duì)于存在地面反射的情況，有：,2.1.2聲波在室內(nèi)封閉空間的傳播,與室外情況很不同。形成“復(fù)雜聲場(chǎng)”。 1、距聲源同樣的距離，室內(nèi)比室外響些。 2、室內(nèi)聲源停止發(fā)聲后，聲音不會(huì)馬上消失，會(huì)有一個(gè)交混回響的過(guò)程，一般時(shí)間較短?？鋸垼骸袄@梁三日，不絕于耳” 3、當(dāng)房間較大，而且表面形狀變化復(fù)雜，會(huì)形成回聲和聲場(chǎng)分布不均，有時(shí)出現(xiàn)聲聚焦、駐波等。 以上現(xiàn)象源于：封閉空間內(nèi)各個(gè)界面使聲波被反射或散射。,2.1.3 建筑聲學(xué)

2、,在室內(nèi)聲學(xué)中，可以用幾何聲學(xué)、統(tǒng)計(jì)聲學(xué)和波動(dòng)聲學(xué)的理論加以分析。但對(duì)于建筑師來(lái)講，可以少些關(guān)心復(fù)雜的理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重要的是在于弄清楚一些聲學(xué)基本原理，掌握一些必要的解決實(shí)際問(wèn)題的方法和計(jì)算公式，特別是弄清楚物理意義。,2.2 聲波在室內(nèi)的反射與幾何聲學(xué),2.2.1 反射界面的平均吸聲系數(shù),2.2.2 聲音在房間內(nèi)的反射,2.2.3 室內(nèi)聲音反射的幾種情況,室內(nèi)聲學(xué)中，常利用幾何作圖的方法，主要研究一次或二次反射聲分布情況。,在使用幾何聲學(xué)方法時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)條件： 1）只考慮能量關(guān)系。 2）聲波所遇到的反射界面、障礙物尺寸應(yīng)比聲音的波長(zhǎng)大得多。,2.2.4 室內(nèi)聲音的增長(zhǎng)、穩(wěn)態(tài)和衰減,從能

3、量的角度，我們考慮在室內(nèi)聲源開(kāi)始發(fā)聲、持續(xù)發(fā)生、停止等情況下聲音形成和消失的過(guò)程。,2.3 混響時(shí)間 Reverberation Time(RT),2.3.1 什么是混響時(shí)間？,室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源突然停止發(fā)聲，室內(nèi)聲壓級(jí)將按線性規(guī)律衰減。衰減60dB所經(jīng)歷的時(shí)間叫混響時(shí)間T60，單位S。,實(shí)際的混響衰減曲線。由于衰減量程及本底噪聲的干擾，造成很難在60dB內(nèi)都有良好的衰減曲線，因此有時(shí)取T30或T20代替T60。,2.3.2 賽賓(Sabine)公式,賽賓是美國(guó)物理學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)混響時(shí)間近似與房間體積成正比，與房間總吸聲量成反比，并提出了混響時(shí)間經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式賽賓公式。,公式適用于：,2.3

4、.3 伊林（Eyring)公式,4m:空氣吸收系數(shù)，空氣吸收=4mV當(dāng)頻率取=2KHz時(shí)，一般地，4m與濕度溫度有關(guān)，通常取相對(duì)濕度60%,溫度20oC時(shí)，4m為2KHz0.009 4KHz 0.022計(jì)算RT時(shí)，一般取125、250、500、1K、2K、4K六個(gè)倍頻程中心頻率,2.3.4 混響時(shí)間計(jì)算的不確定性,室內(nèi)條件與原公式假設(shè)條件并不完全一致。1）室內(nèi)吸聲分布不均勻 2）室內(nèi)形狀，高寬比例過(guò)大 造成聲場(chǎng)分布不均勻，擴(kuò)散不完全 計(jì)算用材料吸聲系數(shù)與實(shí)際情況有誤差一般誤差在10%15% 計(jì)算RT的意義：1）“控制性”地指導(dǎo)材料的選擇與布置。2）預(yù)測(cè)建筑室內(nèi)的聲學(xué)效果3）分析現(xiàn)有的音質(zhì)問(wèn)題,2.4 室內(nèi)聲壓級(jí)計(jì)算及混響半徑,當(dāng)室內(nèi)聲源聲功率一定時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)，在室內(nèi)內(nèi)距離為r的某點(diǎn)聲壓級(jí)可以預(yù)計(jì)，室內(nèi)穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)的計(jì)算公式為：,公式前提： 1）點(diǎn)聲源2）連續(xù)發(fā)聲3）聲場(chǎng)分布均勻,混響半徑： 混響聲能密度=直達(dá)聲能密度=混響半徑,指向性因數(shù)：Q Q=1,2,4,8,2.5 房間的共振與共振頻率,普遍存在的共振現(xiàn)象：暖瓶倒水、口腔發(fā)聲等等。 在房間內(nèi)存在共振現(xiàn)象：,簡(jiǎn)并現(xiàn)象：當(dāng)不同共振方式的共振頻率相同時(shí)，出現(xiàn)共振頻率的重疊，稱為“簡(jiǎn)并”。 簡(jiǎn)并出現(xiàn)時(shí)，共振頻率的聲音被大大加強(qiáng)，形成頻率特性的失真，低頻會(huì)產(chǎn)生翁聲，或產(chǎn)生“聲染色”（coloration),防止簡(jiǎn)并現(xiàn)象的根本原則是：