建筑物理-声学基本知识.ppt

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1、2023/10/1,Architectural Acoustics,1,第一章 建筑声学基本知识,声音的频率、波长和声速,声波的频率完全振动周期：一个完全振动所经历的时间(s)频率：单位时间内完成完全振动的次数(Hz)频率决定声音的音调音频、次声、超声,声波的波长与传播速度波长：声波在一个振动周期里传播的距离声速：声波在弹性介质中传播的速度声速与声源的特性无关，而与介质的弹性、密度以及温度有关,2023/10/1,Architectural Acoustics,2,第一章 建筑声学基本知识,声音的计量,声功率、声强以及声压声功率W，W,W声强I，W/m2声压p，N/m2相互关系,分贝（dB）人

2、耳听闻下限：声强10-12 W/m2；声压2x10-5N/m2人耳疼痛感上限：声强1 W/m2；声压20 N/m2人耳对声音大小的感觉近似与声强或声压的对数成正比声功率级LW声强级LI声压级Lp,点声源：,自由声场：,2023/10/1,Architectural Acoustics,3,第一章 建筑声学基本知识,声音的计量,分贝人耳听闻的范围：0 dB120 dB声压每增加1倍，声压级增加6 dB；声压每乘10，声压级增加20 dB；声压级每增加10dB，人耳主观听闻的响度大致增加1倍；长时间暴露于80dB以上的噪声环境，会导致暂时或永久的听力损失,声音的叠加声音的叠加是能量的直接相加；声压

3、不能直接相加；声压级、声强级也不能直接相加；0+0=？多个声音的叠加,2023/10/1,Architectural Acoustics,4,第一章 建筑声学基本知识,声音的计量,声音的叠加多个声音的叠加,2023/10/1,Architectural Acoustics,5,第一章 建筑声学基本知识,声音的频谱,频谱声音往往包含多个频率，所有频率的集合成为频谱线状谱：由一些离散的频率成分形成的谱连续谱：在一定频率范围内频率成分连续的谱,音乐（乐音）纯音基音和谐音、基频和谐频音符和音色线状谱语言声,2023/10/1,Architectural Acoustics,6,第一章 建筑声学基本知识

4、,声音的频谱,噪声频率结构成分更为复杂的声音，一般为连续谱可以根据频率的主要成分加以辨认咝咝的、轰轰的、隆隆的、刺耳的,频谱的划分对声音整个频率范围分段倍频程和1/3倍频程,2023/10/1,Architectural Acoustics,7,第一章 建筑声学基本知识,声音的计量,声音的叠加多个声音的叠加,2023/10/1,Architectural Acoustics,8,第一章 建筑声学基本知识,声音的频谱,频谱声音往往包含多个频率，所有频率的集合成为频谱线状谱：由一些离散的频率成分形成的谱连续谱：在一定频率范围内频率成分连续的谱,音乐（乐音）纯音基音和谐音、基频和谐频音符和音色线状谱

5、语言声,2023/10/1,Architectural Acoustics,9,第一章 建筑声学基本知识,声音的频谱噪声,噪声频率结构成分更为复杂的声音，一般为连续谱可以根据频率的主要成分加以辨认咝咝的、轰轰的、隆隆的、刺耳的,频谱的划分对声音整个频率范围分段倍频程和1/3倍频程下限频率fL、上限频率fH和中心频率fC,2023/10/1,Architectural Acoustics,10,第一章 建筑声学基本知识,声波的性质声波的反射,声波的反射平面反射曲面反射凸面反射、凹面反射,2023/10/1,Architectural Acoustics,11,第一章 建筑声学基本知识,声波的性质

6、声波的折射,声波的折射介质的温度、密度等条件发生变化后，会产生声传播的弯曲现象温度的影响：白天，地面附近的空气温度高，声波向上弯曲；夜间，地面附近的空气温度低，声波向下弯曲,风的影响：顺风时声波向下弯曲；逆风时向上弯曲,2023/10/1,Architectural Acoustics,12,第一章 建筑声学基本知识,声波的性质声波的衍射（绕射）,声波的衍射（绕射）声影区的声音衍射声边缘绕射的程度障板尺度声波的频率,2023/10/1,Architectural Acoustics,13,第一章 建筑声学基本知识,声波的性质声扩散、吸收和透射,声扩散声波的不定向反射扩散的产生反射板的尺寸声波的

7、频率,声扩散的作用,声吸收和声透射空气的声吸收材料的声吸收和透射,2023/10/1,Architectural Acoustics,14,第一章 建筑声学基本知识,声音在户外的传播,点源声音随距离的衰减球面声波的向外扩展,面源声音随距离的衰减近处：声能没有衰减远处：传播距离加倍，声压级降低36dB,线源声音随距离的衰减无限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3 dB有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 36 dB,传播距离加倍，声压级降低 6 dB,2023/10/1,Architectural Acoustics,15,第一章 建筑声学基本知识,人耳的主观听觉特性,人耳的听闻范围听觉过程

8、：外耳中耳内耳大脑人耳对不同频率的声音的敏感程度不一样对中、高频敏感；对低频不敏感听闻范围,响度人耳所感觉的声音的大小称为响度相同声压级，不同频率的声音，响度不同相同频率，不同声压级的声音，响度不同等响响度的单位为宋(sone)频率1kHz，声强级40dB的纯音的响度为1宋声压级增加10dB，响度增加1倍,2023/10/1,Architectural Acoustics,16,第一章 建筑声学基本知识,人耳的主观听觉特性,响度级与等响曲线描述人耳对声音感觉的另一个量，单位：方(phon)任何声音的响度级在数值上与该声音同样响的1kHz 纯音的声压级相同描述不同频率声音等响时，频率与声压级相互

9、关系的曲线称为等响曲线,声级计与A声级根据等响曲线，通过计权网络模拟人耳对不同声音的响应A、B、C、D声级,2023/10/1,Architectural Acoustics,17,第一章 建筑声学基本知识,人耳的主观听觉特性,时差效应哈斯效应(Haas Effect)时差强度差,双耳听闻效应（听觉定位）人耳确定声音远近的准确度较差；确定声音方位非常准确方位的确定主要依：强度差：1400Hz的高频声时间差：1400Hz的中、低频声方位感的判别水平方向比竖直方向好,掩蔽效应掩蔽量、掩蔽阈宽频掩蔽窄频低音掩蔽高音,2023/10/1,Architectural Acoustics,18,第一章 建

10、筑声学基本知识,人耳的主观听觉特性,人耳的听闻范围听觉过程：外耳中耳内耳大脑人耳对不同频率的声音的敏感程度不一样对中、高频敏感；对低频不敏感听闻范围,响度人耳所感觉的声音的大小称为响度相同声压级，不同频率的声音，响度不同相同频率，不同声压级的声音，响度不同等响响度的单位为宋(sone)频率1kHz，声强级40dB的纯音的响度为1宋声压级增加10dB，响度增加1倍,2023/10/1,Architectural Acoustics,19,第一章 建筑声学基本知识,人耳的主观听觉特性,掩蔽效应掩蔽效应的应用,2023/10/1,Architectural Acoustics,20,第一章 建筑声学

11、基本知识,室内声学原理,室内声波的传播及反射室内声波的传播特点反射、扩散、衍射和吸收声线与几何声学,声音的增长、稳态和衰减,增长：,稳态：,衰减：,2023/10/1,Architectural Acoustics,21,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,混响与混响时间混响(Reverberation)混响时间(Reverberation Time),混响时间的计算,Sabine 公式：,Eyring 公式：,2023/10/1,Architectural Acoustics,22,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,混响与混响时间,混响时间的意义及影响因素反映了声波在房间衰减的快慢

12、程度；大致反映了直达声与反射声的比例；混响时间越长，反射声比例越大，房间清晰度越差；混响时间越短，反射声比例越大，房间清晰度越好影响因素：房间容积V和吸声量A,混响时间的计算误差吸声量的布置位置；房间形状；选用的数据,2023/10/1,Architectural Acoustics,23,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,室内声压级的计算,直达声与反射声计算公式,声源及声源位置的影响指向性因素Q,混响半径直达声能量与反射声能量相等时，接受点与声源的距离,R：房间常数,2023/10/1,Architectural Acoustics,24,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,驻波与

13、房间共振,驻波的产生,简并现象和频率畸变或声染色,演示,房间共振与共振频率轴向共振,切向共振和斜向共振,波腹波节,2023/10/1,Architectural Acoustics,25,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,课后作业P.276-277(2),(7),(8),(10)两周时间参观声学实验室,2023/10/1,Architectural Acoustics,26,2023/10/1,Architectural Acoustics,27,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,混响与混响时间混响(Reverberation)混响时间(Reverberation Time),混响

14、时间的计算,Sabine 公式：,Eyring 公式：,2023/10/1,Architectural Acoustics,28,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,混响与混响时间,混响时间的意义及影响因素反映了声波在房间衰减的快慢程度；大致反映了直达声与反射声的比例；混响时间越长，反射声比例越大，房间清晰度越差；混响时间越短，反射声比例越大，房间清晰度越好影响因素：房间容积V和吸声量A,混响时间的计算误差吸声量的布置位置；房间形状；选用的数据,2023/10/1,Architectural Acoustics,29,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,室内声压级的计算,直达声与反射声计算公式,声源及声源位置的影响指向性因素Q,混响半径直达声能量与反射声能量相等时，接受点与声源的距离,R：房间常数,2023/10/1,Architectural Acoustics,30,第一章 建筑声学基本知识,室内声学原理,驻波与房间共振,驻波的产生,简并现象和频率畸变或声染色,演示,房间共振与共振频率轴向共振,切向共振和斜向共振,波腹波节,