第一章建筑聲學(xué)的基本概念

1、第一章：建筑聲學(xué)的基本概念第一節(jié)、 為什么要做聲學(xué)設(shè)計在人們?nèi)粘Ｉ?、學(xué)習(xí)和工作中，經(jīng)常會遇到不少與聲音有關(guān)的問題。例如，在禮堂中聽報告聽不清楚;在劇場內(nèi)很好的座椅上看戲，但聽得非常吃力；有如在住宅中常由于鄰室傳來的音響聲、拖動桌椅的聲音而影響休息。另外，有些工廠中強(qiáng)大的機(jī)器聲會損害工人的聽覺，減低勞動生產(chǎn)率；日益增長的交通噪音也給城市帶來很大干擾。由此看來，在民用建筑、工業(yè)建筑、觀演建筑及城市規(guī)劃中存在著一系列的聲學(xué)問題，其中有的是屬于室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計問題，有的是屬于噪聲和震動的控制問題。建筑聲學(xué)涉及的面比較廣，它和建筑工程、物理學(xué)、電聲學(xué)、環(huán)境保護(hù)等有關(guān)領(lǐng)域有著密切的關(guān)系，但又綜合得體現(xiàn)在建筑

2、設(shè)計中。在這里，我主要要講解室內(nèi)的音質(zhì)設(shè)計問題和室內(nèi)的噪聲和震動的控制問題，通過進(jìn)行室內(nèi)聲學(xué)的設(shè)計及施工，來彌補(bǔ)和完善現(xiàn)有的建筑音質(zhì)，來滿足我們對各類建筑室內(nèi)活動對音質(zhì)的要求。第二節(jié)：聲波是怎樣產(chǎn)生和傳播的 日常生活中，我們經(jīng)常聽到各種各樣的聲音，如：談話聲、樂器聲、機(jī)器振動聲。盡管這些聲音多種多樣，但是它們有一個共同的特點(diǎn)，就是有物體的振動產(chǎn)生的。也就是說，物體的振動產(chǎn)生了聲音。人的講話聲源于聲帶的振動；揚(yáng)聲器發(fā)聲源于揚(yáng)聲器紙盤或音膜的振動。一旦有外界因素影響其振動，那么聲音就會停止了。手按住震動的鑼鼓聲音會停止?？梢?，不發(fā)生振動的物體是不會發(fā)出聲音的。正在發(fā)生振動的而產(chǎn)生聲音的發(fā)生體稱為聲

3、源。 發(fā)聲體振動后產(chǎn)生的聲音是如何被我們聽到的呢？當(dāng)物體振動時，它產(chǎn)生的振動壓迫周圍空氣并帶其周圍空氣振動，振動產(chǎn)生的結(jié)果是空氣中有疏密之分?？諝獾倪@種一疏一密的振動傳播的空氣波叫做聲波。聲波以一定的速凍向四面八方傳遞，進(jìn)入人的耳膜時會使耳膜受壓產(chǎn)生相應(yīng)的振動，經(jīng)過聽覺神經(jīng)我們就產(chǎn)生了聲音的感覺。地球上的聲音從本質(zhì)上說，是一種空氣的波動，因而聲音也叫聲波。有聲波存在的空間叫做聲場。一般的聲源在空氣中傳播是球面形式傳播的，是無方向性的，但通過我們的控制產(chǎn)生一些比較有指向性的聲源，如聲柱、喇叭等。除了空氣外還有一些物質(zhì)可以傳播聲波，如物體、液體等都可以傳播聲音。我們把可以傳遞聲音的物體稱做傳聲介質(zhì)

4、。沒有傳聲介質(zhì)的振動我們是聽不到聲音的。也就是說，聲音的產(chǎn)生需要兩個條件：發(fā)聲體即聲源；聲源振動后有可以傳遞的介質(zhì)存在。兩者缺一不可。簽于以上兩個方面，我們在隔音處理上主要對以上兩個因素進(jìn)行處理。例如，設(shè)計設(shè)備用房時遠(yuǎn)離辦公用房及有特殊要求的聲學(xué)用房；吊頂時使用彈性吊頂。第三節(jié)：頻率、波長和聲波一、 頻率 發(fā)聲體的單位時間的振動次數(shù)叫做頻率。用符號f表示，單位是赫茲，符號是hz.表示。當(dāng)物體的每秒振動為一次時為1赫茲。物體或空氣分子每振動一次，即完成一次往返運(yùn)動或疏密相間運(yùn)動所需要的時間稱為周期。用t表示，單位為秒/次。所以， 頻率= 1/周期發(fā)生振動的物體可以產(chǎn)生聲波，但不是所有發(fā)聲體振動所

5、產(chǎn)生聲波都能使人聽得見的，這是因?yàn)槿硕さ奈矬w性能所決定的。只用2020000hz的聲波可以引起耳膜振動，產(chǎn)生聲覺上的聲音。所以，我們一般認(rèn)為2020000hz范圍內(nèi)的聲波叫做可聞聲。低于或高于這個頻段的聲波不會引起我們耳膜的振動，所以不產(chǎn)生聽覺。超過20000hz的聲波叫超聲波。低于20hz聲波叫次聲波。建筑聲學(xué)中一般把頻率200300 hz頻段之間叫做低頻。5001000 hz頻段叫做中頻，20004000 hz頻段叫做高頻。發(fā)聲體每秒振動的次數(shù)越多，即頻率越高，感覺音調(diào)也越高，一般稱為聲音尖銳；反之，頻率低的聲音，音調(diào)低，聽起來聲音低沉。頻率的高低反映在人們的聽覺中的印象是音調(diào)的高與低

6、。二、 波長 物體或空氣分子每完成一次的往返運(yùn)動或疏密相間的運(yùn)動所經(jīng)過的距離叫做波長。用符號表示，單位是米。波長是由聲波的頻率所決定的。頻率越高，波長越短；頻率越低，波長越長。三、 聲速 聲波每秒中傳播的距離叫做聲速，用符號c表示。表示單位是米/秒。在不同的介質(zhì)中，聲音的速度是不同的。一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，0的空氣中，聲音的速度是331.4米/秒。溫度越高，聲速越高。每增加1，聲速增加0.607米/秒。通常我們所說的聲速一般指340米/秒。 一般地，聲音在固體中的傳播是最快的，其次是液體中，再次是在氣體中。如：水中的速度是1450米/秒；鋼材中是5000米/秒；空氣中傳播速度只有340米/秒。所以，

7、耳朵靠近鋼軌能聽到較遠(yuǎn)處開動的火車聲。但有幾個例外，如：橡膠的中聲速只有3050米/秒；在原子彈爆炸的能量推動下，爆炸聲可以在空氣中加速到幾千米每秒。我之所以強(qiáng)調(diào)聲音的速度概念，是因?yàn)槁曇羰怯兴俣鹊?，正因?yàn)槠渌俣鹊奶匦?，產(chǎn)生了不同路程是抵達(dá)人耳的時間不一樣，從而產(chǎn)生了混響。而混響的長短控制正是我們廳堂音質(zhì)評價的一個重要指標(biāo)。第四節(jié)、聲音大小的量度聲壓、聲壓級和響度 我們能夠聽到聲音除與聲波的頻率有關(guān)外，還和聲音的強(qiáng) 弱有關(guān)，聲音太輕，不能引起耳膜的振動，人不會產(chǎn)生聲覺。聲音太響而引起人耳不舒服或疼痛的感覺。過強(qiáng)的聲音可以將耳朵震聾。聲音的強(qiáng)度用聲壓，聲壓級和響度來表示。一、 聲壓 我們已經(jīng)知道

8、了聲波是由于發(fā)聲體帶動空氣震動而形成疏密波傳播的。當(dāng)空氣中沒有聲波時，空氣中的氣壓為大氣壓。當(dāng)聲波傳播時引起空氣中疏密變化使空氣壓強(qiáng)在原來大氣壓中上下變化，相當(dāng)于迭加上一個變化的壓強(qiáng)，這個迭加壓強(qiáng)就叫做聲壓，用p來表示。迭加上的聲壓越大，表示空氣分子被壓縮得越大，因此對人耳膜的壓力也越大，我們聽到的聲音也越響。聲壓只有大小，沒有方向。二、 聲壓級 由于人耳的聽覺范圍從微風(fēng)吹動樹葉之類的輕聲到震耳欲聾的火箭、大炮聲，聲音的變化范圍從2x10-5pa到20 pa，相差一百萬倍，如果用這中計算方法計算，數(shù)字冗長，極為不便。因此，人們將百萬倍變化的聲壓值按對數(shù)方式劃分成一定的等級即聲壓級lp。聲壓級的單位是分貝（db）.國際上將人耳剛能聽到的聲壓2x10-5pa定義為0分貝。相當(dāng)于海拔定義中海平面為海拔0m一樣。聲壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： lp=20lgp/p0 （db）其中，lp 為聲壓級 p聲壓級，用pa或n/m2 p0參考基準(zhǔn)聲音為2x10-5pa常見的聲源聲壓級舉例聲壓 （pa） 聲壓級 （db）各 種 聲 源 舉 例200150火箭、導(dǎo)彈、飛船140噴氣式飛機(jī)（距離5米）20130大炮、低音鼓120可聽高限（痛閥）、汽錘2110汽車?yán)龋ň嚯x1米）、大型鼓風(fēng)機(jī)、迪廳100普通發(fā)電站