章建筑聲環(huán)境

1、2本章內容本章內容B 建筑聲環(huán)境的基本知識建筑聲環(huán)境的基本知識B 人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價B 聲音傳播與衰減的原理聲音傳播與衰減的原理B 材料與結構的聲學性能材料與結構的聲學性能B 噪聲的控制與治理方法噪聲的控制與治理方法3聲環(huán)境控制的意義聲環(huán)境控制的意義B 創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境B 保證居住者的健康保證居住者的健康B 提高勞動生產率提高勞動生產率B 保證工藝過程要求保證工藝過程要求B 錄音棚、演播室錄音棚、演播室B 高保真音樂廳高保真音樂廳第一節(jié)第一節(jié)建筑聲環(huán)境的基本知識建筑聲環(huán)境的基本知識B聲波的基本物理性質聲波的基本物

2、理性質B聲音的計量聲音的計量5聲音是什么？聲音是什么？B 聲波：聲源振動引起彈聲波：聲源振動引起彈性媒質的壓力變化，并在性媒質的壓力變化，并在彈性媒質中傳播的機械波彈性媒質中傳播的機械波B 聲源：振動的固體、液聲源：振動的固體、液體、氣體體、氣體B 聲壓：空氣壓強的變化聲壓：空氣壓強的變化量，量，10-510 Pa量級量級B 特性：波長特性：波長 、頻率、頻率 f、聲速聲速 cfc 6聲音的傳播速度聲音的傳播速度B 聲速與媒質的彈性、密度和溫度有關聲速與媒質的彈性、密度和溫度有關B 空氣中的聲速：理想氣體中空氣中的聲速：理想氣體中B k 絕熱指數，絕熱指數，R 氣體常數，氣體常數，T 絕對溫度

3、。絕對溫度。B 空氣中聲速是溫度的單值函數。在建筑環(huán)空氣中聲速是溫度的單值函數。在建筑環(huán)境領域中變化范圍很小，近似：境領域中變化范圍很小，近似：340 m/s B 固液體中的聲速固液體中的聲速B 鋼鋼 5000 m/sB 松木松木 3320 m/sB 水水 1450 m/sB 軟木軟木 500 m/skRTc 7聲音的頻帶聲音的頻帶B 人耳可以聽見范圍為人耳可以聽見范圍為 20 20000HzB 人耳聽不見的范圍人耳聽不見的范圍B 20 Hz 以下：次聲以下：次聲B 20000 Hz 以上：超聲以上：超聲B 31.25 Hz頻率頻率8聲音的頻帶聲音的頻帶B 簡諧音（純音）簡諧音（純音）B 聲壓

4、變化為只有一個頻率的余弦函數的聲音聲壓變化為只有一個頻率的余弦函數的聲音B 只需要頻率只需要頻率f 和聲壓幅值和聲壓幅值Pm就可以描述就可以描述B 復音復音B 周期性信號，含有基頻和諧頻，諧頻是基頻的周期性信號，含有基頻和諧頻，諧頻是基頻的整倍數整倍數B其頻譜圖可以表示為在基頻其頻譜圖可以表示為在基頻f0和和2f0、3f0、 nf0 處的一系列高矮不等的豎直線處的一系列高矮不等的豎直線線狀譜線狀譜(離離散譜散譜)B普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜9樂聲的線狀譜樂聲的線狀譜B音調的高低取決于基頻，而音色取決于諧音調的高低取決于基頻，而音色取決于諧頻分量的構成頻分量的構成10普

5、通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜11聲音的頻帶聲音的頻帶B 頻程頻程B把聲頻范圍劃分成幾個頻段，稱作頻把聲頻范圍劃分成幾個頻段，稱作頻程或頻帶程或頻帶B 倍頻程倍頻程B兩個頻率之比為兩個頻率之比為2:1的頻程。一般用倍的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000 、8000 Hz。12聲音的計量聲音的計量B 聲功率聲功率W：聲源在單位時間內對外輻射的：聲源在單位時間內對外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位

6、單位W。也可特指在某個有限頻率范圍所。也可特指在某個有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱頻帶聲功率。輻射的功率，亦稱頻帶聲功率。B 聲強聲強 I：單位時間內通過垂直于傳播方向：單位時間內通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，上單位面積的平均聲功率，W/m2。B 聲壓聲壓 p：聲波的壓強與媒質的靜壓之差，：聲波的壓強與媒質的靜壓之差，Pa cpI 2 13聽覺范圍聽覺范圍量級差非常大量級差非常大B 可聞閾可聞閾(聽閾聽閾)B 人耳剛能感受的人耳剛能感受的聲音聲音p0=210-5 PaBI0=110-12 W/m2B 疼痛閾疼痛閾 聞之人耳則痛，聞之人耳則痛，p=200 Pa，I =100 W/m2

7、B 煩惱閾煩惱閾B 聞之煩聞之煩惱不安惱不安Bp0=20 Pa，I0=1W/m214聲音的度量聲音的度量B 分貝標度和聲級分貝標度和聲級L ，單位，單位dBB 設立的必要性設立的必要性B 數據范圍太大，如數據范圍太大，如 2105Pa 20PaB 人的聽覺響應與聲強、聲壓呈對數關系人的聽覺響應與聲強、聲壓呈對數關系B 聲強級聲強級B 聲壓級聲壓級B 聲功率級聲功率級0lg10IILI 0lg20ppLp 0lg10WWLw 15聲源的擴散和疊加特性聲源的擴散和疊加特性B 點聲源的聲功率和聲點聲源的聲功率和聲強：聲音球面擴散強：聲音球面擴散B 聲強可以直接疊加，聲強可以直接疊加，故有故有: B

8、總聲壓是各聲壓的均總聲壓是各聲壓的均方根方根:iII 2ipp 24rWI 16聲源聲級疊加：非線性！聲源聲級疊加：非線性！B 兩個聲源疊加兩個聲源疊加(I、P、W 聲級同理聲級同理)：B n 個相同聲源個相同聲源L1疊加：疊加：B 兩個相同聲源疊加，聲兩個相同聲源疊加，聲級增加了級增加了 10 lg2 = 3 dB )101lg(1010121LLLL nLLlg101 17兩個不同聲源疊加，差別超過兩個不同聲源疊加，差別超過1015 dB，可以忽略?？梢院雎浴Ｔ黾拥穆暭墧翟黾拥穆暭墧德曉绰暭壊盥曉绰暭壊?8聲源的指向性聲源的指向性B在距聲源中心等距離的不在距聲源中心等距離的不同方向的空間位

9、置處的聲同方向的空間位置處的聲壓級不相等壓級不相等B指向性指數指向性指數DI在離聲在離聲源相同距離源相同距離r 處，某個方向處，某個方向的實際聲壓級的實際聲壓級Lp(r, , )與與參考聲壓級參考聲壓級Lp0(r)之差之差B 指向性因數指向性因數Q 實際聲實際聲強強I (r, , )與參考聲強與參考聲強I0(r )的比值。的比值。BQ與指向性指數與指向性指數DI的關系：的關系：DI = 10 lg Q 19S0為聲源面積，為聲源面積，f 為頻率，為頻率，IIV是聲源的是聲源的4種位置種位置聲源的指向性因數聲源的指向性因數QB 聲源尺寸比波聲源尺寸比波長大得越多，指長大得越多，指向性就越強向性就

10、越強 B 指向性與邊界指向性與邊界對聲波自由擴散對聲波自由擴散的阻礙有關的阻礙有關 B 處于喇叭狀角處于喇叭狀角落，指向性最強落，指向性最強第二節(jié)第二節(jié)人體對聲環(huán)境的反應人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價原理與噪聲評價B 人的主觀聽覺特性人的主觀聽覺特性B 噪聲的評價噪聲的評價B 噪聲的標準噪聲的標準21人的主觀聽覺特性人的主觀聽覺特性B 什么是噪聲？什么是噪聲？ 人們不愿意聽到的任何聲音人們不愿意聽到的任何聲音22聽覺機構聽覺機構 23人人耳耳的的聽聽覺覺特特征征B 特征：對高頻聲比對低頻聲敏感特征：對高頻聲比對低頻聲敏感B 響度級：用響度級：用1000 Hz 純音的聲壓級代表其純音的聲壓級代

11、表其等響曲線的響度級，單位等響曲線的響度級，單位Phon聽閾聽閾痛閾痛閾24聲級計：聲級計：A、B、C、D計權網絡計權網絡 B 聲級計為模擬人耳聽覺而進行濾波，分別模擬人耳對聲級計為模擬人耳聽覺而進行濾波，分別模擬人耳對40方、方、70方和方和100方純音的反應而得到方純音的反應而得到A、B、C三種計權方式。三種計權方式。D計計權用于測量航空噪聲。權用于測量航空噪聲。B 對不同的頻率有不同的衰減。對不同的頻率有不同的衰減。1000Hz的衰減均為是的衰減均為是0。 25掩蔽效應掩蔽效應B 一種聲音存在提高了一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾另一種聲音的可聞閾B 頻率相近則掩蔽作用頻率相近則掩蔽

12、作用顯著顯著B 對高頻掩蔽作用比對對高頻掩蔽作用比對低頻掩蔽作用大低頻掩蔽作用大B 有利有弊有利有弊B 弊：聽不清要聽的弊：聽不清要聽的內容，降低工作效內容，降低工作效率率B 利：避免一些噪聲利：避免一些噪聲的干擾，提高工作的干擾，提高工作效率效率掩蔽音的聲壓級掩蔽音的聲壓級被掩蔽音的聲壓級被掩蔽音的聲壓級dB26掩蔽效應掩蔽效應B 適合的掩蔽背景聲的特點適合的掩蔽背景聲的特點B 無表達含義無表達含義B 響度不大響度不大B 連續(xù)連續(xù)B 無方位感無方位感B 掩蔽背景聲掩蔽背景聲B 低響度低響度的空調通風系統(tǒng)噪聲往往是很好的的空調通風系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲掩蔽背景聲B 輕微的音樂聲輕微的音

13、樂聲B 隱約的語言聲隱約的語言聲27日本辦公樓噪聲干擾感覺的調查日本辦公樓噪聲干擾感覺的調查28噪聲評價：噪聲評價：A聲級聲級B用用A計權方式測得的噪聲級稱作計權方式測得的噪聲級稱作A聲級，是聲級，是一個綜合疊加得到的單一的數值。一個綜合疊加得到的單一的數值。B環(huán)境噪聲響度多在環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故方上下，故A聲級能聲級能夠較好地反映人對噪聲的主觀反應。夠較好地反映人對噪聲的主觀反應。B A聲級聲級LA(或或LpA)B 針對穩(wěn)態(tài)噪聲。對于一個噪聲的倍頻帶譜針對穩(wěn)態(tài)噪聲。對于一個噪聲的倍頻帶譜 ： niALAiiL120/ )(10lg1029噪聲評價：噪聲評價：A聲級聲級B等效連續(xù)等效

14、連續(xù)A聲級聲級B 針對聲級隨時間變化的噪聲，在一段時間內針對聲級隨時間變化的噪聲，在一段時間內能量平均的等效聲級能量平均的等效聲級 B累積分布聲級累積分布聲級LX B用隨機噪聲聲級出現的累積概率來表示用隨機噪聲聲級出現的累積概率來表示:例如例如L1070dB，表示有，表示有10%的測量時間內聲級的測量時間內聲級超過超過70dB 60)(2901050,LLLLTAeq 21101210110tttLTAeqdtttLA/ )(,lg NiiniLiTAeqTTLAi1110/,/10lg1030噪聲評價曲噪聲評價曲線：線：NR(Noise Rating)B 單值單值A聲級不能反聲級不能反映噪聲

15、的頻譜特性映噪聲的頻譜特性B NR曲線：中國、曲線：中國、歐洲常用，歐洲常用，ISO推推薦薦B 考慮了低頻噪聲難考慮了低頻噪聲難消除的因素消除的因素B LA =NR+5 dB31噪聲評價曲線：噪聲評價曲線：NCB NC曲線曲線(Noise Criterion Curves)，Beranek于于1957年年提出，提出，1968年開始年開始實施。實施。ISO推薦，推薦，英、美、日常用。英、美、日常用。B 對低頻的要求比對低頻的要求比NR曲線苛刻曲線苛刻B LA =NC+10 dBB NCNR532噪聲評價曲線：噪聲評價曲線：PNCB PNC(Preferred Noise Curves )是對是對

16、NC曲線進曲線進行的修正行的修正B 對低頻部分更對低頻部分更進一步進行了進一步進行了降低降低B PNC=3.5+NC33我國的室內噪聲標準我國的室內噪聲標準 房間類型房間類型NR(dB)A聲級聲級dB(A) 臥室、書房、病房臥室、書房、病房 3545 4050 起居室起居室4045 4050 語言教室語言教室 35 40 一般教室一般教室45 50 門診室門診室5055 5560 手術室手術室4045 4050 賓館客房賓館客房3045 3550 會議室會議室30 35 學術報告廳、閱覽室學術報告廳、閱覽室25 30 室內樂、演唱廳室內樂、演唱廳20 25 辦公室辦公室35 40 宴會廳宴會廳

17、35 40第三節(jié)第三節(jié)聲音傳播與衰減的原理聲音傳播與衰減的原理35聲音的傳播規(guī)律聲音的傳播規(guī)律B 遇到障礙物：反射、散射、衍射遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射繞射)36聲音的透射和吸收聲音的透射和吸收吸收吸收透射透射吸收吸收37在自由場的聲音的傳播和衰減在自由場的聲音的傳播和衰減B 對于點聲源對于點聲源 4lg10lg2041lg102 rLrLLwwP38聲音在室內空間中的傳播聲音在室內空間中的傳播 B 室內聲場室內聲場B由直達聲與多次反射聲組由直達聲與多次反射聲組成成B聲音比自由聲場大，且不聲音比自由聲場大，且不隨距離平方衰減隨距離平方衰減B有有“混響現象混響現象 ”B 平均吸聲系數平均

18、吸聲系數B室內聲級隨時間室內聲級隨時間t 衰減的衰減的量量 )1lg(410lg10)(0atVcSDDtLt 39聲音在室內的增長和衰減聲音在室內的增長和衰減B 室內吸聲量越大，衰減越快室內吸聲量越大，衰減越快B 房間容積越大，衰減越慢房間容積越大，衰減越慢)1ln(161. 060aSVT 40S0為聲源面積，為聲源面積，f 為頻率，為頻率，IIV是聲源的是聲源的4種位置種位置)(0mHzSf 指向性因數指向性因數QAB室內的室內的聲壓級聲壓級B 室內某點聲壓級室內某點聲壓級B Q指向性因數，指向性因數，取決與聲源與接收取決與聲源與接收點的相對關系點的相對關系B R房間常數房間常數B S房

19、間總表面積房間總表面積B a平均吸聲系平均吸聲系數數)44lg(102RrQLLWp aaSR 1第四節(jié)第四節(jié)材料與結構的聲學性能材料與結構的聲學性能42吸聲材料和吸聲結構吸聲材料和吸聲結構B 吸聲材料的吸聲系數和吸聲量吸聲材料的吸聲系數和吸聲量 B 吸聲系數吸聲系數a：吸收聲占入射聲的比例：吸收聲占入射聲的比例B吸聲特性和聲波入射角度有關吸聲特性和聲波入射角度有關均勻方向均勻方向的稱作的稱作“無規(guī)入射無規(guī)入射”或或“擴散入射擴散入射”B室內聲學設計中通常用擴散入射吸聲系數室內聲學設計中通常用擴散入射吸聲系數B而在消聲器設計中通常用垂直入射吸聲系而在消聲器設計中通常用垂直入射吸聲系數數 B 同

20、一種材料和結構對于不同頻率的聲波有不同一種材料和結構對于不同頻率的聲波有不同的吸聲系數。同的吸聲系數。 B 吸聲構件的實際吸聲量與吸聲構件的圍蔽面吸聲構件的實際吸聲量與吸聲構件的圍蔽面積有關：積有關：AaS 43吸聲材料和吸聲結構吸聲材料和吸聲結構B 多孔吸聲材料多孔吸聲材料B 微孔很多且相互連通，吸收多，反射少，微孔很多且相互連通，吸收多，反射少，效果好，如纖維板、毛氈、礦棉效果好，如纖維板、毛氈、礦棉B 微孔靠得很近卻不相通，效果不好，如泡微孔靠得很近卻不相通，效果不好，如泡沫樹脂、多孔橡膠沫樹脂、多孔橡膠B 共振吸聲結構共振吸聲結構B 薄膜、薄板共振吸聲結構薄膜、薄板共振吸聲結構B 空腔

21、、穿孔板共振吸聲結構空腔、穿孔板共振吸聲結構B 空間吸聲體空間吸聲體44吸聲材料吸聲原理吸聲材料吸聲原理B 聲波導致空氣在吸聲材料中行進、反射、折射聲波導致空氣在吸聲材料中行進、反射、折射過程中產生摩擦而損耗聲能，轉變?yōu)闊崮苓^程中產生摩擦而損耗聲能，轉變?yōu)闊崮蹷 吸聲材料也容易透聲吸聲材料也容易透聲45吸聲材料的頻譜特性吸聲材料的頻譜特性高頻較易消除高頻較易消除46薄薄膜膜 薄薄板板共共振振吸吸聲聲結結構構B 不透氣薄膜薄板與板壁間有一空不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動消耗聲氣夾層，薄膜、薄板振動消耗聲能。能。47共振消聲原理共振消聲原理B 共振結構在聲波激發(fā)下振動，振動的結

22、構共振結構在聲波激發(fā)下振動，振動的結構由于本身的內摩擦和與空氣間的摩擦把部分由于本身的內摩擦和與空氣間的摩擦把部分振動能量轉變?yōu)闊崮芏鴵p耗。因此振動的結振動能量轉變?yōu)闊崮芏鴵p耗。因此振動的結構消耗聲能，產生吸聲效果。構消耗聲能，產生吸聲效果。B 適應頻帶：中、低頻適應頻帶：中、低頻B 共振會放大聲音嗎？共振共振會放大聲音嗎？共振 共鳴！共鳴！B 共鳴：機械能激發(fā)物體振動向空氣輻射聲能共鳴：機械能激發(fā)物體振動向空氣輻射聲能B 共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機械振動共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機械振動48空腔共振器空腔共振器B 空腔孔頸空氣柱由于空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運動，消耗共振而激烈運

23、動，消耗能量，腔內空氣起彈簧能量，腔內空氣起彈簧緩沖作用緩沖作用49穿孔板共振器穿孔板共振器B 穿孔板與墻間空穿孔板與墻間空腔形成共振腔腔形成共振腔50空間吸聲體空間吸聲體B 當房間表面不足作當房間表面不足作吸聲表面時使用。吸聲表面時使用。51隔聲隔聲52不同類型的隔聲構件的隔聲量不同類型的隔聲構件的隔聲量 30 4053B空氣間層的空氣間層的彈性變形具彈性變形具有減振作用有減振作用B空氣層厚度空氣層厚度有一個最佳有一個最佳值值空氣層對隔聲效果的影響空氣層對隔聲效果的影響54小孔對隔聲作用的影響小孔對隔聲作用的影響B(tài) 孔徑相對波長越大，衍射作用越強孔徑相對波長越大，衍射作用越強第五節(jié)第五節(jié) 噪

24、聲的控制與治理方法噪聲的控制與治理方法B 聲源控制聲源控制B 氣流噪聲的消除氣流噪聲的消除B 噪聲的掩蔽噪聲的掩蔽56噪聲控制措施噪聲控制措施B 降低噪聲源噪聲降低噪聲源噪聲B 噪聲源的控制、減振噪聲源的控制、減振B 傳播途徑降低噪聲傳播途徑降低噪聲B 吸聲、隔聲、消聲、隔振吸聲、隔聲、消聲、隔振B 掩蔽掩蔽B 主動加入掩蔽噪聲主動加入掩蔽噪聲57降低噪聲的方法降低噪聲的方法 B 吸聲降噪吸聲降噪B 在室內天花或墻面上布置吸聲材料，可在室內天花或墻面上布置吸聲材料，可使混響聲減弱，但直達聲不會降低使混響聲減弱，但直達聲不會降低B 靠吸聲降噪很難把噪聲降低靠吸聲降噪很難把噪聲降低10 dB以上以上 B 在靠近聲源處作用很小：直達聲為主在靠近聲源處作用很?。褐边_聲為主 B 減振和隔振減振和隔振 B 隔聲隔聲B適當的隔聲設施，能降低噪聲適當的隔聲設施，能降低噪聲2050dB 58振動與隔振原理振動與隔振原理B 振動的危害振動的危害B 使人煩惱，妨礙工作使人煩惱