建筑聲學(xué)基本知識

1、建筑聲學(xué)基本知識一.聲音的產(chǎn)生和聲波的物理量1 .振動廣生聲首振動物體的往復(fù)運動，擠壓彈性介質(zhì)形成往復(fù)變化的振動波；振動波在介質(zhì)中傳播，激起人耳的振動感受而產(chǎn)生聲音。聲波是一種縱波，這給人耳或者絕大多數(shù)動物的聽覺器官構(gòu)造有關(guān)。聲波的傳播是能量的傳遞，而非質(zhì)點的轉(zhuǎn)移。介質(zhì)質(zhì)點只在其平衡點附近來回振動而不傳向遠(yuǎn)處。聲音是我們能夠感到存在的振動縱波，人耳能感受的頻率范圍標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為20Hz20000H;低于這個范圍的是次聲波，高于這個范圍的是超聲波。2 .聲波的基本物理量聲波的特性可以由波的基本物理量來描述。頻率：在1秒鐘內(nèi)完成全振動的次數(shù)，記作f,單位是Hz。波長：聲波在傳播途徑上，兩相鄰?fù)辔毁|(zhì)點

2、之間的距離，記作入，單位是m。聲速：聲波在介質(zhì)中傳播的速度，記作c,單位是m/s,c=?U聲速與聲源特性無關(guān)，而與介質(zhì)的壓強(qiáng)和溫度有關(guān)。表達(dá)式為：C0=v/(丫0/)丫為空氣比熱比；P0大氣剪靜壓；P0為空氣密度。常溫常壓下，空氣中聲速是343m/s,其他介質(zhì)下各不相同。壓強(qiáng)的變化與壓強(qiáng)變化引起的的空氣密度變化互相抵消，聲速主要與溫度相關(guān)。3 .在聲環(huán)境評價和設(shè)計中的物理量。聲壓：聲波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的壓強(qiáng)相對于無聲波時的介質(zhì)靜壓強(qiáng)的改變量。表達(dá)式為：P=P0cos(co-kr+4)P為r位置處的聲壓Pa(N/m2);P0為最大聲壓Pa(N/m2);k=co/6；。為與軸向相位角。常溫下

3、1個大氣壓強(qiáng)為1.0325x105Pa聲強(qiáng)：是在單位時間內(nèi)，通過垂直于傳播方向上的單位面積內(nèi)的平均聲能量，是一個有方向矢量。I表示,單位是W/m2。聲強(qiáng)與聲壓的關(guān)系是：I=P2/(p0c0)P0為大氣密度，常溫下P0=1.21kg/m3;co為聲波在介質(zhì)中傳播的速度m/s。聲功率：聲源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能，W表示，單位Wo聲源聲功率與聲弓II的關(guān)系是：W=I.(4%2)其中，r是距聲源的距離。在自由聲場中測得聲壓和已知距聲源的距離，就可以算出聲強(qiáng)以及聲源的聲功率。4 .聲壓級、聲強(qiáng)級、聲功率級人耳容許的聲壓范圍達(dá)10-5倍，聲強(qiáng)范圍為10-12倍，因此，用聲壓、聲強(qiáng)描述聲音不方便；所以，

4、我們以20倍或10倍10的對數(shù)的相對值dB來描述。聲壓級表達(dá)式：Lp=20log(P/P0)P為某位置處的聲壓N/m2;P0為人耳剛能分辨的在1000Hz時的基準(zhǔn)聲壓，P0=2x10-5N/m2,0dB。一般交談的聲壓級為60dB,織布車間為100dB,達(dá)到120dB人耳會感到疼痛。聲強(qiáng)級表達(dá)式：L=10log(I/I0)I為某位置處的聲壓PaN/m2;I0為基準(zhǔn)聲強(qiáng)，I0=10-12W/m2常溫常壓下，聲壓級和聲強(qiáng)級的數(shù)值基本相等。聲功率級表達(dá)式：Lw=1010g(W/W0)W為聲功率W；W0為基準(zhǔn)聲功率，W0=10'12Wo二.聲源與輻射特性1 .聲源定義點聲源：當(dāng)聲源的尺寸遠(yuǎn)小于

5、聲波波長或傳播距離時，可看成無指向性的點聲源。在距離聲源中心等距離處，聲壓級相等，以球面波形式向外輻射聲能。線聲源：由許多近似點聲源組成的線陣，在垂直于聲源直線等距離處，聲壓級相等，以近似柱面波形式向外輻射聲能。長方向具有較強(qiáng)指向性。面聲源：由許多近似點聲源組成的面陣，在垂直于聲源平面的等距離處，聲壓級相等，以近似平面波形式向外輻射聲能。各方向都有較強(qiáng)指向性。人工聲源往往是諧振式的，重要的頻率特性有諧振頻率fo,輻射帶寬A和品質(zhì)因數(shù)Q,Q=fo/Af。2 .聲源輻射的疊加當(dāng)幾個聲源同時作用于某一點時，在該點所產(chǎn)生的聲壓是各聲源單獨作用時在該點所產(chǎn)生的聲壓平方和的方根值。表達(dá)式為：P2=P12+

6、P22+P32+。聲壓級按對數(shù)規(guī)律進(jìn)行疊加，當(dāng)n個聲壓級相同時，Lp=20logL0+10logn聲強(qiáng)和聲功率的疊加，可將各聲源在某點產(chǎn)生的聲強(qiáng)和聲功率直接相加。3 .聲源輻射的指向性：聲源指向性：是指聲源輻射聲音強(qiáng)度的空間分布；在距離聲源中心等距離處，聲壓級不是相等的。對于活塞振動，當(dāng)聲源的尺寸比波長大時，相當(dāng)于由多個相同振動的點聲源構(gòu)成的聲源，由于各點輻射的聲波到達(dá)空間各點的時間不同，相位有差，干擾疊加后形成各方向輻射的不均勻的指向性輻射。對于非活塞振動，由于聲源各部分振動不一致，輻射的聲波在空間各點的聲壓相位也會不同，干擾疊加形成各方向輻射的不均勻的指向性輻射。通常頻率越高，指向性越強(qiáng)；

7、聲源的尺寸比波長越大，指向性越強(qiáng)。成正比，聲壓與距離成反比。聲源可看成是一個半徑為a的平面活塞振動，其輻射特性如圖示。遠(yuǎn)場中，離開聲源的兩個不同距離間的聲壓級差，隨距離而逐漸衰減；近場中，活塞振動出現(xiàn)聲壓起伏的特性，測試要有正確的結(jié)果，必須知道近場與遠(yuǎn)場聲壓之間的關(guān)系，然后換算才能得到與遠(yuǎn)場一致的結(jié)果。點聲源衰減表達(dá)式為：？Lp=20log(r2/ri)由此可知，當(dāng)r2=2r1時，?L=-6dB。即離開聲源距離每增加1倍，聲壓級下降6dB。線聲源衰減表達(dá)式為：2<1/耐,?Lp=10log(r2/ri);上>1/出寸,?Lp=20log(r2/。其中l(wèi)為線聲源長度。當(dāng)2=2且2&l

8、t;l/耐，?L=-3dB,即當(dāng)聲源線長大于測試距離3.14倍時，離開聲源距離每增加1倍，聲壓級下降3dB。當(dāng)聲源線長小于測試距離3.14倍時，離開聲源距離每增加1倍，聲壓級下降6dB。長方形面聲源衰減表達(dá)式為：2<a/兀時，？Lp=0;門>a/兀，r2<b/兀時，?Lp=10log(r2/r1)；r2>b/兀時，?Lp=20log(r2/門)。.其中a、b為聲源邊長，且a<b。當(dāng)r1>a/兀，r2<b/兀時，即當(dāng)聲源長大于測試距離3.14倍，聲源寬小于時大于測試距離3.14倍時，近似線聲源，離開聲源距離每增加1倍，聲壓級下降3dB;當(dāng)r2>b/

9、兀時，即當(dāng)聲源長小于測試距離3.14倍時，近似點聲源，離開聲源距離每增加1倍，聲壓級下降6dB04 .在管道中的傳播在管道中傳播的聲波波陣面不能擴(kuò)散，因此在管中傳播的是平面波；在管中傳播的能量也不能分散，因此傳播距離遠(yuǎn)。直線管中傳播的衰減量表達(dá)式：ALp=1.1(a/R).1“吸聲系數(shù)；Rn為管道截面與周長比，且Rn=ab/(2(a+b),a、b分別為管道寬高；l為管道長度。聲波傳播到彎管，如果曲率半徑較小，一部分會被反射。兩邊直線管部分長度超過2b,反射波將大于管中繼續(xù)傳播的聲波。管子面積突變帶來聲阻抗突變，在界面分別有反射和透射。依照聲壓連續(xù)p+pr=pt和體積速度連續(xù)S1(vi+vr)=

10、S2vt,在界面處有反射聲壓與入射聲壓關(guān)系式：Pr/pi=(Si/S2-1)/(Si/S2+1)=(S1-S2)/(S1+S2),Si、S2分別為兩邊管子的截面積。當(dāng)Si>S2時，pr/pi>0,聲壓相位同相；當(dāng)S1>>S2時，pr/pi=1,聲波全反射；當(dāng)S1<S2時，ppi<0,聲壓相位反相；當(dāng)S1=S2時，p/pi=0,聲波無反射。聲壓反射系數(shù)與透射系數(shù)分別為：rp=pr/pi=(S1/S2-1)/(S1/S2+1);tp=1-(S1/S2-1)/(S1/S2+1)聲強(qiáng)透射系數(shù)與聲功率透射系數(shù)分別為：t|=1-rp2=4/(1+S2/S1)2；tw=I

11、tS2/IiS1=4(S2/S1)/(1+S2/S1)23立S1&SiDFSeSiDrSeCfi匕MU-._=對于中間插管的管子，其透射除了與兩端管子大小有關(guān)外，還與插管長度有關(guān)，但與大小插管無關(guān)。聲強(qiáng)透射系數(shù)為：t|=4/(4coskD)2+(S1/S2+S2/S1)2(sinkD)2)S1、S2分別為兩邊管子的截面積；D為插管長度。當(dāng)kD=(2n+1)兀/2,即D=(2n+1)入/4時，透射系數(shù)最小tI=4/(S1/S2+S2/S1)2;當(dāng)kDw,即D=n入/2時,透射系數(shù)最大t1=1；其中，n=0,1,2。即對某一頻率的聲波，當(dāng)插管長度等于聲波的1/4波長奇數(shù)倍時，聲波透射能力最

12、差，反射最強(qiáng)。當(dāng)插管的長度等于聲波波長的1/2整數(shù)倍時，聲波將可以容易地通過。對于帶共振腔的管子，聲強(qiáng)透射系數(shù)為：t產(chǎn)1/(1+(0C0)2/(4S2(coMm-1/Qm)2)S為管子的截面積；Mm=P0I0S>Cm=V0/(0C02S2),分別為支管口空氣質(zhì)量和腔體順性。當(dāng)頻率符合共振條件時，fr=(1/2兀)，(1頒m),t|=0,即：頻率為fr的聲波全部被共振腔吸收而被阻斷。對于帶旁支的管子，聲壓透射系數(shù)為：rp=(卬C0/2S)/(0C0/2S+Zb);tp=Zb/(0c0/2S)+Zb);聲強(qiáng)透射系數(shù)為：t|=(Rb2+Xb2)/(0C0/2S+Xb2);低頻時，Rb=P0Sb

13、2co2/(2c®),Xb=8cop0Rb3/3。對于帶封閉旁支的管子，聲強(qiáng)透射系數(shù)為：ti=(cot2kD)/(Sb/2S)2+cot2kD);D為旁支管長度；kD=(2n-1)兀/2或D=(2n-1)入/時，ti=0。即封閉旁支管長度D等于聲波的1/4波長奇數(shù)倍時，管口駐波共振使聲波在旁支管短路而被阻斷。對于有限長度的管子管端輻射，當(dāng)管子長度l=n入等于1個波長的整數(shù)倍時，管口輻射和聲源輻射同相位，圖示聲源及另一端管口向外輻射的聲級會干涉而減低；當(dāng)管子長度I=(2n-1)"2即等于1/2波長的奇數(shù)倍時，管口輻射和聲源輻射反相位，圖示聲源及另一端管口向外輻射的聲級會疊加而

14、提高。3.在有限空間中的傳播聲波在有限空間中的傳播，除了直接來至聲源的直達(dá)聲外，受到壁面影響，還有壁面多次反射、折射、衍射、吸收、投射的影響。我們聽到的聲音，是這些直達(dá)聲和最后達(dá)到的反射聲疊加的結(jié)果。遠(yuǎn)場條件下，單一直達(dá)聲和自由空氣中傳播特性相同，符合隨距離而逐漸衰減。聲波射到不同介質(zhì)的界面時，由于在不同介質(zhì)中傳播的速度不同，會產(chǎn)生了聲音的反射與折射等現(xiàn)象，部分能量被反射，部分能量被吸收，或者還有透射。平面的反射：當(dāng)反射面尺寸遠(yuǎn)大于聲波的波長，聲波將會向相反的方向傳播。如果反射面的粗糙度甚小于波長時，聲線滿足反射角等于入射角的反射定律。光滑表面對聲波的反射遵循平方反比定律，即與距離平方成反比。

15、反射波的強(qiáng)度取決于它們與聲源的距離,以及反射表面對聲波吸收的程度。曲面的反射：與平面反射相比，由于凹凸面收聚和分散作用，凹面反射波的強(qiáng)度較強(qiáng)，凸面反射波的強(qiáng)度較弱。反射系數(shù)：在單位時間內(nèi)，被反射的聲能與射入的總聲能的比值，r表示。表達(dá)式為：r=Er/E0Er為被反射的聲能為，E0為射入的總聲能。聲音的折射：聲波在傳播的過程中，遇到不同介質(zhì)的分界面時，除了反射外，還會發(fā)生折射，從而改變聲波的傳播方向。溫度與風(fēng)向?qū)β曇舻膫鞑シ较蛞矔a(chǎn)生影響。聲音的衍射：聲波通過尺寸比波長小得多的孔洞時，聲波將不保持直線傳播，而能繞到障板的背后，改變聲的吸收：聲波入射到障礙物時，聲能的一部分被反射，一部分透過障礙物

16、，還有一部分由于障礙物的振動或介質(zhì)摩擦轉(zhuǎn)化成熱能而被損耗，這部分損耗被障礙物吸收。其中，聲波在空氣中傳播時，由于振動的空氣質(zhì)點之間的摩擦，一小部分也會轉(zhuǎn)化為熱能，稱為空氣吸收。吸聲系數(shù)：在單位時間內(nèi)，被吸收的聲能與射入的總聲能的比值，讀示。表達(dá)式為：a=Eo/E0；E0為被吸收的聲能，Eo為射入的總聲能。吸聲量：單位面積內(nèi)吸收聲能的總量，A表示。表達(dá)式：A=S總A=S1ai+S2a2+S為材料的面積。聲音透射：聲波入射到障礙物時，聲能的一部分被反射，一部分被吸收，還有一部分透過障礙物繼續(xù)傳播。透射系數(shù)：在單位時間內(nèi)，穿過障礙物后的聲能，t表示。表達(dá)式為：t=Et/E0；Et為被透過的聲能，E0

17、為射入的總聲能。透射量：單位面積內(nèi)透過聲能的總量，T表示。表達(dá)式：T=St;T=Siti+S2t2+S為材料的面積。隔聲量：聲波被隔離程度的量，是透射量的倒數(shù)，R表示。表達(dá)式：R=10log(1/T)4 .頻帶頻譜和聽覺特性1 .聲音頻帶和頻譜假如我們把每高8度的音程標(biāo)在坐標(biāo)軸上，會發(fā)現(xiàn)相鄰兩個音程的頻率關(guān)閉是成對數(shù)關(guān)系的，這說明人耳對音調(diào)的感受是對數(shù)關(guān)系10g(fn+1/fn尸常數(shù)，因此，凡與頻率相關(guān)參數(shù)，頻率軸均采用對數(shù)刻度。頻帶是兩個頻率限值之間的連續(xù)頻率，頻帶寬度既是頻率上限值與下限值之差。在頻率軸上兩個音高之間的距離為音程，從f1到f2的一個8度音程，音樂聲學(xué)叫一個倍頻程。在一個倍頻

18、程帶中，上限頻率是下限頻率的2倍；1/3倍頻程帶中，上限頻率是下限頻率的1.26倍。即相鄰兩個頻率之比是常數(shù)：f1/f2=2n,n=1,n=1/2,n=1/3。(或頻帶)為橫坐標(biāo)，聲壓級為F個分量復(fù)合而成的聲音，稱為聲音的頻譜：用來表示聲音各組成頻率的聲壓級分布的圖表；圖表以頻率縱坐標(biāo)的頻譜圖表示。100b_.L1,L一.一1»2WfOOIQCOMW44m具有單一頻率的聲音，稱為純音，其頻譜圖為一直線段；由頻率離散的若復(fù)音，其頻譜圖為線狀譜。fi4AMMMAMdIODOk32 .人耳的聽覺特性響度：是人耳對聲音的主觀尺度，相對應(yīng)的物理量是聲波的振幅，單位是Sone。Sone被定義為1

19、000Hz純音的聲壓級為40dB時的響度。等響曲線：取1000Hz純音的某個聲壓級作為參考標(biāo)準(zhǔn)，聽起來和它同樣響的其他頻率的純音的各自聲壓，構(gòu)成的一條曲線。依次改變參考用的1000Hz純音的聲壓級，就得到一組參考曲線。該1000Hz的純音聲壓級定義為該等響曲線的響度級，單位是Phon。10011XXJ-710,000Fnoquncy(H打第。一營£蘭進(jìn)后C-3t51250500)(MX*4CMX>IO(MH>,2OOO8OOD從等響曲線可知，人又2000000Hz的聲音的主觀響度比較敏感，對頻率越低或越高的聲音越不敏感。/音較大時，人耳感覺低高音都很豐滿；聲音較小時，感覺

20、低高音弱，頻帶變窄。X華/lhe對于復(fù)合音，不能直接使用等響曲線，其響度級需通過計算求得，或可用聲級計測量得到。注意，聲級計的聲壓級值示數(shù)是通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)后的數(shù)值，稱為A聲級dB(A)、B聲級dB(B)或C聲級dB(C)。試聽音量大小和設(shè)備本底噪聲等與人耳響度感覺比較一致的的測試多用A聲級。雙耳效應(yīng)：由聲源發(fā)出的聲波到達(dá)雙耳時有一定的時間差、聲級差和相位差。人據(jù)此可判斷聲源的方位和遠(yuǎn)近，進(jìn)行聲像定位。時差效應(yīng)(Hass效應(yīng))：到達(dá)人耳的兩個聲音的時間間隔(稱為時差”)小于50ms,就覺得聲音是連續(xù)的。不超過50ms(即聲程差為17m)可以加強(qiáng)直達(dá)聲；而在50ms后到達(dá)的反射聲，不會加強(qiáng)直達(dá)聲；如

21、果延時較長的反射聲的強(qiáng)度比較突出，則形成回聲。蔽聲。噪聲的存在會干擾有用聲信號的通訊，反過來，可以用不敏感的噪聲去掩蓋不想聽到的聲音?？陕狀l率寬度：年齡較輕的人能夠感知較完整的的聲頻范圍20Hz20000Hz,隨著人的衰老，可聽頻率范圍會不斷縮小，有的老年人可能只能聽到40Hz10000Hz?？陕犅晧悍秶和ǔＤ贻p人能夠感知的最小聲壓大概在標(biāo)準(zhǔn)聲壓2x10*N/m2(0dB),聲壓級在120dB左右，人就會感到不舒服；大約達(dá)到140dB時耳內(nèi)會感到疼痛；當(dāng)聲壓級繼續(xù)提高，會造成耳內(nèi)出血，甚至破壞聽覺機(jī)構(gòu)。5 .室內(nèi)聲場1 .簡正振動當(dāng)界面的幾何尺寸與聲波波長可比時，聲的波動特性明顯，可用波動理

22、論來描述室內(nèi)駐波共振影響。駐波：聲波垂直投射到一剛性反射平面，反射波與入射波干涉，在離反射面1/4波長基數(shù)倍的位置上反射波與入射波始終相位相反抵消，在離反射面1/2波長整數(shù)倍的位置上反射波與入射波始終相位相同疊加，這就是駐波。在兩個平行平面間形成的駐波，波長始終滿足反射面間距l(xiāng)=(n/2)。入簡正振動頻率：fn=nc0/(2l),n為正整數(shù)。r標(biāo)nH9IU"1ITD耳KH14)*.事*.:IIIL112*1.3J.4S).31.31.香2*2.7工*2.91.4L61,9112210.*'1,3.14.341J.931153.415*391.Jit'192,12.1工

23、3113,21.0:1.5.A314KS3.63?1R券12.22,X2.J11J.213LE匕9Li2|»0，L.01,0二.*1.?.*242.62.721,1i53.ft11a%3T£,22.32.42$2.6132421.0.to1ro*】。1.8L921.22TJrK2.4ts工A2Q2.4工5*：J耳2*152.62,7；''LOJO1.0.13工53一*24Jl543.彳'ji1l粕w-*7下圖所示為某些頻率范圍，峰頂括號內(nèi)的數(shù)字即公式中的2、ny、nzO振動方式簡并而堆積在一起，造成室內(nèi)頻率響應(yīng)范圍起伏很大，聲場極不均勻；而且會使聲源

24、中符合上述情況的若干頻率成分得到過分增強(qiáng)；也比別的頻率衰減得更慢些。因此就會造成嚴(yán)重失真。對于大房間和高頻范圍，由于簡正頻率較多，共振峰相互交疊，其效果可按統(tǒng)計聲學(xué)方法來處理。1*內(nèi)，垂的，餐車用衰解過程孝壽2 .混響時間如果忽略聲的波動特性，從能量的觀點出發(fā)，可用統(tǒng)計學(xué)手段來描述聲場平均狀態(tài)。一個連續(xù)發(fā)聲的聲源在室內(nèi)開始發(fā)聲時，穩(wěn)定聲場并不立刻建立，是隨時間逐步增長而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。聲源停止發(fā)聲后，聲場也不會立刻消失，而有一隨時間逐漸衰減的過程。聲能密度：聲場中單位體積介質(zhì)中所含有的聲能量。聲源開始發(fā)聲時，聲能密度增長過程可用下式描述：D(t)=(4W/(c0A)(1-exp(-(c0A)/(

25、4V)t)式中D(t)為聲能密度(焦/米)；W為聲源功率(瓦)；co為聲速(米/秒)；A為室內(nèi)表面總吸聲量(米)；V為房間體積m3;t為聲源發(fā)聲后經(jīng)歷的時間s。當(dāng)時間t比4W/(CoA)大得多時，可簡化為：D=4W/(c0A)此時聲場達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，聲能密度達(dá)到極大值，它的大小僅與聲源功率和室內(nèi)表面的總吸聲量有關(guān)。聲源停止發(fā)聲后聲能密度的衰減過程可以用下式描述：D(t)=(4W/(coA)(exp(-(coA)/(4V)t)此式表明，室內(nèi)總吸聲量越大，衰減就越快；房間體積越大，衰減越慢。聲源停止發(fā)聲后，聲音還會在室內(nèi)延續(xù)的現(xiàn)象稱為混響，其衰減過程為混響過程?；祉憰r間：聲能密度衰減到原來的百萬分之

26、一，即衰減60dB所需時間。賽賓Sabine實驗公式：T60=0.161V/AV為房間體積m3；A為總吸聲量且A=Siai+S2a2+；愛潤Eyring統(tǒng)計聲學(xué)理論公式為：T60=55.2V/(-c01n(1-aavg)aavg為平均吸聲系數(shù)，且包含空間各界面及不同入射角的平均值。20C時，C0=344m/s,愛潤Eyring公式為：T60=0.161V/(-S.ln(1-vg)考慮空氣吸收：T60=0.161V/(-S.ln(1-aavg)+4mV)m為空氣衰減系數(shù)。當(dāng)?shù)膙g為平均吸聲系數(shù)<2時，T60=0.161V/(S.”avg+4mV)在低頻段，房間聲場只有很少幾個簡正頻率，駐波

27、的影響，使空間聲壓級不均勻，需要用波動理論來描述和解決。在簡正頻率較密集的高頻段，需要用類似于光線分析一樣的幾何聲學(xué)的方法來處理。大房間高頻段與低頻段的分界頻率：fm=2000，(T/V)V為空間體積，T為混響時間。3 .穩(wěn)態(tài)聲壓當(dāng)界面的幾何尺寸遠(yuǎn)大于聲波波長時，聲的波動特性可忽略，可用幾何聲學(xué)方法研究聲音的傳播。這對房間體形的設(shè)計及查明室內(nèi)有無聲聚焦或聲影區(qū)等音質(zhì)缺陷，都是很有用的。在幾何聲學(xué)中，假設(shè)聲波如射線一樣直線傳播。直達(dá)聲：由聲源直接達(dá)到空間中某點的聲波叫直達(dá)聲。直達(dá)聲強(qiáng)度與聲源到這點的距離平方成反比。混響聲：是經(jīng)過界面一次或多次反射后相互疊加的聲波?；祉懧暤膹?qiáng)度與房間總吸聲量成反比

28、。穩(wěn)態(tài)時，房間某點聲壓表達(dá)式：P2=Pd2+Pr2=V()0卬(1/(4")+4/R)其中，Pd為直達(dá)聲壓，Pr為混響聲壓，W為聲源聲功率，P0c0為空氣特性阻抗，r為聲源距離，R為房間常數(shù)且R=A/(1-«avg)o引入聲輻射的指向因素Qe,聲強(qiáng)I=WQ*4兀2)P2=Wp0C0(Qe/(4兀2)+4/R)如果聲壓與聲功率都用級來表示，那么在封閉空間內(nèi)，聲源以功率W穩(wěn)定輻射時，在距離r處的聲壓級為：Lp=Lw+101og(Q或4兀2。+4/R)直達(dá)聲和混響聲相等的臨界距離，rc=v/(Q)R/(16兀)=0.14，幽)在臨界距離以內(nèi)，以直達(dá)聲為主，相當(dāng)于自由聲場，即符合距

29、離增加一倍，聲壓級減低6dB;在臨界距離以外，以混響聲為主。反射面吸聲系數(shù)小，則空間常數(shù)小，混響聲較大；混響聲場為主的空間大，直達(dá)聲為主的空間就小。吸聲很大的房間稱為消聲室，吸聲很小的房間稱為混響室。以上理論，都是以聲源穩(wěn)態(tài)輻射為前提的。假如聲源發(fā)出一聲脈沖，具有指向性的脈沖聲將以不同強(qiáng)度向周圍傳播，接收點獲得的信號除了直達(dá)脈沖聲外，還有說之而來的反射脈沖聲。反射脈沖聲強(qiáng)度隨時間分布規(guī)律是：先是直達(dá)聲，后是離散先到的強(qiáng)反射，再后是隨時間延遲而強(qiáng)度逐漸減弱的反射聲。如果房間形狀和吸聲分布合適，在稍經(jīng)一段時間后，越來越密集的反射脈沖聲強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律衰減。衰減到60dB的時間，就是混響時間；延遲50

30、ms內(nèi)的早期反射聲，有加強(qiáng)直達(dá)聲作用。六.噪聲控制噪聲：是一種由為數(shù)眾多的頻率組成的，并具有非周期性振動的或波形不規(guī)則的復(fù)合聲音。噪聲按聲音的頻率可分為：400Hz的低頻噪聲、4001000Hz的中頻噪聲及1000Hz的高頻噪聲。噪聲也是一種聲音，具有前述聲音的基本特性和規(guī)律。噪聲的影響和它的強(qiáng)弱有關(guān)，噪聲愈強(qiáng)，影響愈大。衡量噪聲的主要物理量是聲壓級和聲強(qiáng)級。噪聲干擾，除與噪聲強(qiáng)度有關(guān)外，還與噪聲的頻譜、持續(xù)時間、重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)以及人的聽覺特性、心理、生理等因素有關(guān)?？刂圃肼暰褪前凑諏嶋H需要和可能，將噪聲控制在某一適當(dāng)范圍內(nèi)。這一范圍所容許的最高噪聲標(biāo)準(zhǔn)稱為容許噪聲級即噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)。對于不同用途

31、的建筑物，有不同建筑噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)。1 .工業(yè)建筑噪聲控制控制噪聲聲源：工業(yè)機(jī)械和生活設(shè)備等，需要選用低噪聲工藝的設(shè)備或者擁有內(nèi)部減振、消聲措施的設(shè)備，也需要對機(jī)械和生活設(shè)備的安裝作業(yè)進(jìn)行減振、消聲。控制噪聲傳播：在傳播途徑上降低噪聲，改變聲源已經(jīng)發(fā)出的噪聲傳播。如采用多孔性材料吸聲；隔聲墻、隔聲室、隔聲罩等隔聲、音屏障等隔聲；利用反射、干涉與微觀共振各種聲學(xué)器械消聲；以及合理規(guī)劃建筑布局遠(yuǎn)離噪聲源等?？刂平邮赵肼暎涸诼曉春蛡鞑ネ緩缴蠠o法采取措施，或采取的聲學(xué)措施仍不能達(dá)到預(yù)期效果時，就需要對接收者或受音器官采取防護(hù)措施。如長期職業(yè)性噪音暴露的工人可以戴耳塞、耳罩或頭盔等護(hù)具。噪聲按傳播途徑可分

32、為兩種：一是由空氣傳播的噪聲，即空氣聲；一是由建筑結(jié)構(gòu)傳播的機(jī)械振動所輻射的噪聲，即固體聲。在建筑物中實現(xiàn)固體聲隔聲，一般采用分離隔振方法。如采用不連續(xù)結(jié)構(gòu)，在地面板與承重框架間配置彈性墊層材料，設(shè)置彈簧吊頂，把聲源設(shè)備至于減振架等，在振動傳播路徑上實現(xiàn)分離。T1=1功能型房間的噪聲要求較高，主要的處理措施是減振、隔聲、消聲。噪聲主要來源于室內(nèi)的空調(diào)風(fēng)機(jī)和連接室外的風(fēng)管以及傳遞振動的地板墻體，以及工作設(shè)備設(shè)施等。對空調(diào)風(fēng)機(jī)等主要采取選擇低噪音或者擁有減振、消聲措施的設(shè)備，或可設(shè)于遠(yuǎn)離工作間的位置。對風(fēng)管的設(shè)計安裝主要采取管道消聲、減振安裝、維持進(jìn)出風(fēng)壓力平衡、加設(shè)風(fēng)口消聲器和按噪聲要求高低合理

33、規(guī)劃等。對于地板和墻體主要采用分離區(qū)隔的辦法。對于要求不太高的，可選擇隔振條件好的地板墻體的房間；對于要求較高的，可采取軟性材料與地板墻體隔離裝修；對要求特別高的如消聲室等，需要把整個工作空間隔離懸浮。七.功能性房間聲學(xué)要求背景噪聲建筑類型噪聲評價值dB(A)建筑類型噪聲評價值dB(A)錄播首室1530城市住宅3042音樂廳2034旅館客房P3042電影院2538體育館3546教室2538大辦公室4050:圖書室3042小辦公室:3546病房2538飯店餐廳4050背景噪聲主要來自外界環(huán)境和振動的影響，設(shè)備系統(tǒng)噪聲和振動的干擾等，主要通過適當(dāng)?shù)臏p振、隔聲、吸聲等處理措施來達(dá)到。下圖所示為用吸聲

34、方式解決噪聲問題的參考計算表：序號里n|中心頻率HG說鴕12536050。10002MH40001現(xiàn)有嗓聲HB)76661的打153初得澈由播料提供2段計自怵值7S外6GE85G*HBO3所需成獨厚口-45444由由一©4現(xiàn)有平峋吸聲系數(shù)鬲0口50.07一0.11一Q.】&0.13資定，理由李i算5處理后應(yīng)送到的平均理聲系威西0.05G.070.330.33我計算*jqLoa.n<ra»IQ現(xiàn)有強(qiáng)聲小£甲與S.3&&S1.313.fiHU/!(.后HJr成有根聲式皿9品口以囂35.9ill416需附加瞰產(chǎn)St0024.0£1

35、,42.225y選用50Hmi3班承璃棚容施物.距瑞3Q0EE1.23L18K9Z平版式吸聲體的宗朝強(qiáng)聲10需加吸聲材料數(shù)090腳!14U13最佳混響時間體積（LHW二酉最佳混響時間是依據(jù)各不同功能聽音需要來確定的混響時間，主要通過合理分布反射、減少駐波、吸聲處m寧氣中戶。班至然（M1）iB與E而白對應(yīng)的吸聲系勃;包j_一與同對應(yīng)的吸聲言物I.干內(nèi)1宣爭口企戶眼色工NR35理等措施來達(dá)到。下圖所示為用吸聲方式來解決混響時間需要的參考計算表:容積m21330室Me26000油場雙眾熟0.16各材料名稱面積E®吸音，用吸音單位mW125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz40

36、001aSa0占百.：!SaaSaaSaaSaEBX，50吸言板00,58593nQ.S9口卸0.5了-51c棺孔吸產(chǎn)板mex-iw/m00,8l.Ulo.esU.?HOH0-50情孔吸聲場500,53一1.D1口延4600.83:二dBH口欣33t果胎桿繼吸古楊空腔比|口00.2500.®51.0S0IQSCiCLB0D.35t蚌篙陶疣吸產(chǎn)板10000,7700Qm口下8700口南日*。郵日日口d7979C陰燃吸聲軟包空勝50-3Z.81.01.30OuSB.33混灌土地板2000,010,010r020.0240.0240.02q27mm厚木板同預(yù)1000,161BOai5190

37、JIDOJ!口J!ELI口i口匚Ste厚毅墻街普通破瑞3OT0.351050.2S一祎0.L8字10.12360.07210.04理瑞，大堤厚俄培300d坦otdbieQ.D412口而9Qr02BO.KE海讖士上市挽哥本地標(biāo)130Q0-131950.11300.11300.0791O.DB7B0.0791案貼豪情珅增300Q.01QrOl30mC本地相30-0a15450.1133-130uD7Z1uDBIBaO7Z1起出球瑜幡ffaOmrr.£Og/i0口,050.10.3CLB50.650.65燈蒼城布SlDOmri打折2口0,230.420.9Z.S30.01.61E琪埴妹我8

38、00QaDl80.0180.020.02】；0.02D-0324造埸持友0,10a.oiCm口m0.02mc超事田玻璃相厚50mm3Dkg/0-IB3O0.53O,0Zd日2D.73c里:內(nèi)表面枳（E?）6000宇，中聲點晨系的f|EViBi.m4B0.2E15371791150913221283127E室:內(nèi)平均吸音由嬲百0.26a.3D0.260.220.210.23-h(l-a)0.300.350.310.250.240.26混響時間THJ（s）1.661.391.601.982.071.88根期混響0+間I.的針比公式室內(nèi)平均吸產(chǎn)毛戴1式中二M房間卷銀FmAi0車內(nèi)干土為吸K樂輛1IS

39、型內(nèi)音郃分的表面積.N）人酸物體的的篇Jd=CL1W£Sin（1女）h=（二二叱，工M：2）/S£空肉檢表面枳.吸戶至啟=口1叱1=口聲場均勻性聲場均勻性是，把房間各處聽音位置的直達(dá)聲和一次反射聲進(jìn)行均勻分布，克服某些明顯聲學(xué)缺陷，如聚焦、反饋、共振等，以達(dá)到房間內(nèi)部各聽音位置上的聲場基本一致。一般要求不超過10dB,主要通過合理分布反射、減少駐波、吸聲處理等措施來達(dá)到。附錄：表】QT主要St聲材科林提及其理離特性落小街造舌聲韓tt材料舉例卷忖等亂眼聲材H'"打產(chǎn)"£ari0301廣45»vm知好蝮柳，jfift,»

40、稟*.山粒.泌率相背不附加空亶、可履酰捌也7，1上邙孔超也戳障板既州結(jié)構(gòu)W#第#步第承*#.4I./V守扎心青悵，守兒卜匚帕.中禮咬行板.要幾謝區(qū)，籍臺電驚能令板，有皆股.FC投.群打金板等扃蒯小孔MH*施噌甫國因收窕.啜劉禹殷何人IZ50>TO4/kriSsu>20ou'91yz/yzz</z<解船期球.科布.Ai&力等解腆吸用輔構(gòu)X"x-'力芬5D030001務(wù)孔材料吊項惶0.5r不犍版.徐樂¥；梗.軟11_/01_*_"_制由附21MUr1/特臟吸出靖柄w7ui;i155W3»0貨間啜用體.吸南解障,吸聲費笄般吸聲系數(shù)人.不同姑椀形式吸價就性不同»10-10常用吸聲材料和簟聲域構(gòu)的嵯聲噩招序?qū)泣c材M及北安發(fā)情說吸而累125Hz25QIiz500Hz10001Is20«JHz4000HzL，015，越相薇陽愧，收我密庠加3/e實貼n.2o0.65CM092O.MQl*32S*e撲利醋軾哪甑收理熨*加師甘.A4SOnmi必OM。.必o*QJ2CM350ee