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文檔簡介
1、當聲波碰到室內某一界面后(如天花、墻),一部分聲能被反射, 一部分被吸收(主要是轉化成熱能),一部分穿透到另一空間。透射系數(shù):反射系數(shù):Er瓦吸聲系數(shù):.“ Er Ea-EiCV = l-r = 1-=Ec Eo聲壓和聲強有密切的關系,在自由聲場中,測得聲壓和已知測點到聲源的距離, 就可計算出該測點之聲強和聲源的聲功率。2已宥數(shù)聲壓N/N久-空氣密度K g Zms匚一一空氣中的聲速,m/s代-介質的特性阻抗,在2or其值為415M訂網(wǎng)聲壓級Lp取參考聲壓為Po=2*10-5N/m2為基準聲壓,任一聲壓 P的Lp為:聽覺下限:能量提高100倍的聽覺上限:p=2*10-5N/m2為 OdBP=2*
2、10-3N/m2為 20dBP=20N/m2為120dB1、聲壓級Lp取參考聲壓為Po=2*10-5N/m2為基準聲壓,任一聲壓 P的Lp為:聽覺下限:能量提高100倍的聽覺上限:2、聲功率級Lwp=2*10-5N/m2P=2*10-3N/m2P=20N/m2為0dB為 20dB為120dB傘= 201倔苗取Wo為10-12W,基準聲功率級任一聲功率 W的聲功率級Lw為:3、聲強級:I廠為基準聲強Lr = 10Zgy dB3、聲壓級的疊加10dB+10dB=? 0dB+0dB=?0dB+10dB=?答案分別是:13dB,3dB,10dB.幾個聲源同時作用時,某點的聲能是各個聲源貢獻的能量的代數(shù)
3、和。因此其聲壓是各聲源貢獻的聲壓平方和的開根號。即:尸二十F +.十用A =20/g-kl0/gw dB聲壓級為:G 二沁? 20lgPoJr 迫、10T1邁=+10 (dB)聲壓級的疊加3dB,而不是增加一倍?兩個數(shù)值相等的聲壓級疊加后,總聲壓級只比原來增加 這個結論對于聲強級和聲功率級同樣適用。?此外,兩個聲壓級分別為不同的值時,其總的聲壓級為聲壓級分別為乙和(設久工紜) 總聲壓級為;片二紜 $1。喝 1-F10 10 dB兩個聲強級獲聲功率級的疊加公式與上式相同在建筑聲學中,頻帶劃分的方式通常不是在線性標度的頻率軸上等距離的劃分 頻帶,而是以各頻率的頻程數(shù) n都相等來劃分。彳二曠11為正
4、整數(shù)或分數(shù)亡血=1時,禰為一個倍頻程孑 總二1/爭尢稱為1倍頻程。聲波在室內的反射與幾何聲學321 反射界面的平均吸聲系數(shù)(1)吸聲系數(shù):用以表征材料和結構吸聲能力的基本參量通常采用吸聲系數(shù), 以a表示,定義式:當E廠毘入射聲能全部被反射,=0;如果 = 0,入射聲能全部被吸收,a二h理論上講.描是在0和1之間。越大,吸聲能力越大。= 0混響室界面全反射,聲能在聲音停止后,無限時間存在。|0 1普通廳堂房間 等界面部分反射,聲能在聲音停止后,經(jīng)過多次反 射吸收,能量逐漸下降。a = 消聲室界面全吸收,聲能在聲音停止后,完全沒有任何 反射吸收,在接觸界面后,聲能立即消失。材料和結構的吸聲特性和聲
5、波入射角度有關聲波垂直入射到材料和結構表面的吸聲系數(shù),成為垂直入射(正入射)吸聲系數(shù)”用碣來表示這種入射條件可在駐波管中實現(xiàn)。其吸聲系數(shù)的大小可通 過駐波管法來測定。當聲波斜向入射時,入射角度為這是的吸聲系數(shù)稱為 斜入射吸聲系數(shù), 用來表示 建筑聲環(huán)境中,出現(xiàn)垂直入射和斜入射的情況較少,而普遍情況是聲波從各個方 向同時入射到材料和結構表面,如果入射聲波在半空間中均勻分布,丁 ;n -,則稱這種入射情況為 無規(guī)則入射”或擴散入射”這時材料和結構的吸聲系數(shù)稱為 無規(guī)則吸聲系數(shù)”獲擴散吸聲系數(shù)”這種入射條件是一種理想的假設條件,在混響室內可以較好的接近這種條件,通常也是在混響室內測定 擴散吸聲系數(shù)”
6、某一種材料和結構對于不同頻率的聲波有不同的吸聲系數(shù)。工程上通常采 用125,250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz六個頻率的吸聲系數(shù)來表示某一種材 料和結構的吸聲頻率特性 。有時也把250, 500, 1000, 2000Hz四個頻率吸聲系 數(shù)的算術平均值(取為0.05的整數(shù)倍)稱為 降噪系數(shù)”(NRC,用在吸聲降噪 時粗略的比較和選擇吸聲材料。2)吸聲量:用以表征某個具體吸聲構件的實際吸聲效果的量,它和構件的尺寸 大小有關,對于建筑空間的圍蔽結構,吸聲量A是:圍蔽結構的面積斥G材料的吸聲系數(shù)例:一面墻的面積為50出 某個頻率(如500Hz)的 馭聲系數(shù)為02則該墻的 馭聲
7、量在500Hz)是10川如一個房間由n面墻(包括頂棚和地面):各自的面積為氐&烏,和各自的吸聲系數(shù)是瞬咼陽 則此房間的總吸聲量是二還說+場隔十+凡化=m,3-1對于在聲場中的人(如觀眾)和物(如座椅)、或空間吸聲體,其面積很難確定, 表征它們的吸聲特性,有時不用吸聲系數(shù),而直接用單個人或物的吸聲量。當房 間中有若干個人或物時,他(它)們的吸聲量是用 數(shù)量乘個體吸聲量,然后再把 結構納入房間總的吸聲量中。房間的平均吸聲系數(shù):房間的總吸聲量和房間界面面積的比值:空.Ji. $僅+禺+ 飛/盼h混響時間 Reverberation Time ( RT )混響和混響時間是室內聲學中最為重要和最基本的概
8、念?;祉?,是指聲源停止發(fā)聲后,在聲場中還存在著來自各個界面的遲到的反射聲形成的聲音的 殘留”現(xiàn)象。這種殘留現(xiàn)象的長短以混響時間來表示。3.3.1什么是混響時間?衰減過程即為混響時間,室內總吸聲量越大,衰減越快,室容積越大,衰減越慢。室內聲場達到穩(wěn)態(tài)后,聲源突然停止發(fā)聲,室內聲壓級將按線性規(guī)律衰減。衰減60dB所經(jīng)歷的時間叫混響時間T60,單位S。實際的混響衰減曲線。由于衰減量程及本底噪聲的干擾,造成很難在 60dB內都有良好的衰減曲線,因此有時取 T30或T20代替T60。3.3.2 賽賓(Sabine)公式賽賓是美國物理學家,他發(fā)現(xiàn)混響時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
9、混響時間經(jīng)驗計算公式 一一賽賓公式。賽賓公式適用于:0 2 心二詈匕烏-每種材料的吸聲系數(shù),S廠每種材料的表面積;外-室內(賽具、人等)難于碉定表面積的物體單個呱聲量3.3.3 伊林(Eyring)公式在室內總吸聲量較?。ㄎ曄禂?shù)小于0.2)、混響時間較長的情況下,有賽賓的混響時間計算公式求出的數(shù)值與實際測量值相當一致,而在室內總吸聲量較大、混響時間較短的情況下,計算值與實測值不符。在室內表面的平均吸聲系數(shù)較大(大于 0.2)時,只能用伊林公式計算室內的混響時間。_助(1-& *式中室的容積,S-室內總表面積,,裁-室內表面平均吸聲系數(shù)利用伊林公式計算混響時間時,在吸聲量的計算上也應考慮兩部分
10、(1)室內表面的吸聲量(2)觀眾廳內觀眾和座椅的吸聲量(有兩種計算方 法:一種是觀眾或座椅的個數(shù)乘其單個吸聲量;二種是按觀眾或座椅所 占的面積乘以單位面積的相應吸聲量。333 伊林(Eyring)公式(伊林-努特生公式)賽賓公式和伊林公式只考慮了室內表面的吸收作用,對于頻率較高的聲音(一般為2000Hz以上),當房間較大時,在傳播過程中,空氣也將產(chǎn)生很大的吸收。這種吸收主要決定于空氣的相對濕度,其次是溫度的影響。在計算混響時間時, 考慮空氣的吸收:4m:空氣吸收系數(shù),空氣吸收=4mV當頻率取=2KHz時,一般地,4m與 濕度溫度有關,通常取相對濕度60%,溫度20C時,其值見下表:計算RT時,
11、一般取125、250、500、1K 2K、4K六個倍頻程中心頻率,求出各個頻帶的混響時間4M值(室內溫度20度)空氣吸收系數(shù)頻率(Hz)濕度室內相對30%40%50%60%20.00.010.00.0000120100940.00.020.00.0000389242260.00.060.00.03008425043334混響時間計算的不確定性 室內條件與原公式假設條件(一、聲場是一個完整的空間;二、聲場是完全擴散 的)并不完全一致。1)室內吸聲分布不均勻;2) 室內形狀,高寬比例過大,造成聲場分布不均勻,擴散不完全計算用 材料的吸聲系數(shù)與實際情況有誤差,一般誤差在 10%15%計算RT的意義:
12、1)控制性”地指導材料的選擇與布置。2)預測建筑廳堂室內的聲學效果3)分析現(xiàn)有的音質問題3.4室內聲壓級計算及混響半徑(一)當室內聲源聲功率一定時,穩(wěn)態(tài)時,在室內距離為r的某點聲壓級可以計算,室內穩(wěn)態(tài)聲壓級的計算公式為: 公式前提:1)點聲源2)連續(xù)發(fā)聲3)聲場分布均勻f Q 4 1LD = 10Ziy-F107g +120仙匚丘丿= Lw+10/gf-+-| dBw XttF R) 式中vr聲源的聲功率,w;Lw-聲源的聲功率級,畑 一離聲源的距離,血; R房間常數(shù),尺三事,仏西-室內平均吸聲系數(shù)= 弘室內總表面積,O1-Q捕向性因數(shù),取值為124點Q 4Lp = ioig r+101(-+
13、Q -44肘 RQ-是指向因數(shù),其取值見下表:(二)混響半徑:根據(jù)室內穩(wěn)態(tài)聲壓級的計算公式,室內的聲能密度有兩部分組成:Q第一部分是直達聲,相當于 二表述的部分;第二部分是擴散聲(包括第次及以后的反射聲),即:表述的部分。Q 4在離聲源較近處- /直達聲大于擴散聲 在離聲源較遠處混響半徑在直達聲的聲能密度與擴散聲的聲能密度相等處,距聲源的距離稱為混響半徑”,或臨界半徑吸聲量或吸聲系數(shù)的測量:1、混響室法0.161 廠1 1 上其中:V -混響室體積;S-材料表面積;n -吸聲體個數(shù);T1 - 空室混響室混響時間;T2-放入材料后混響時間 2、駐波管法:利用在管中平面波入射波和反射波形成極大聲壓
14、Pmax和極小聲壓Pmin推導出03、T 和0的值有一定差別,T是無規(guī)入射時的吸聲系數(shù),0是正入射時的吸聲系數(shù)。 工程上主要使用 T對于穿孔板吸聲結構,板后空氣層可劃分為許多小空腔,每一個開孔與背后一 個小空腔對應,是許多并聯(lián)的亥姆霍茲共振器。計算穿孔板吸聲結構共振頻率的公式a聲速工呀 L-扳后空氣層厚度s cm, t-扳的厚度 cm;乳孑L口未端修IE值,cm P-穿孑即穿孔面積與總面祝之比。圓孔正方形排列味P二4 I刃 圓孔等邊三角形排列時,戸.竊(彳j; a*.日為孑l碎.月為孔叵在設計時,根據(jù)主要吸收頻率,確定共振頻率。在共振頻率附近有最大 的吸聲系數(shù),離之越遠,吸聲愈小。建筑中的吸聲
15、降噪i、吸聲降噪的原理:工廠車間或大型廳堂內,若內表面為清水磚墻、抹灰墻面,地面為水泥或水磨石地面,在房間內部,人聽到的不只是由聲源發(fā)出的直達聲,還會聽到大量經(jīng)各個界面多次反射形成的混響聲。聲臆搦向性因歎在直達聲與混響聲的共同作用下,當離開聲源的距離大于混響半 徑時,接收點上的聲壓級要比室外同一距離處 高出1015dB如在室內頂棚或墻面上布置吸聲材料或 吸聲結構,可使混響聲減弱,這時,人們主要 聽到的是直達聲,那種被噪聲 包圍”的感覺將明顯減弱。這種利用吸聲原理降低噪聲的方法稱為吸聲降噪dBQ A”毗(磊+天廖Q-是指向因數(shù),其取值見右表:?二)混響半徑:1.根據(jù)室內穩(wěn)態(tài)聲壓級的計算公式,Q第一部分是直達聲,相當于77(包括第一次及以后的反射聲),即在離聲源較近處-在離聲源較遠處二:室內的聲能密度有兩部分組成:表述的部分;第二部分是擴散聲4- 表述的部分。直達聲大于擴散聲 擴散聲大于直達聲2、吸聲降噪量的計算距聲源r米處的聲壓級與直達聲和混響聲的關系是如下式:Q 4G = 101g 阱十 1十二湖4沿 RQ 4如進行吸聲處理,則處理前后該點的聲級差(或稱降噪量)為dBU氏丿(4”r*+瓦/當以直達聲為主時.即一 -,則 0 4;ti R當以混響為主時,即上時,則山產(chǎn)Eg魚簡化該式為:
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