文档介绍：第三篇建筑声学
建筑声学基本知识
建筑材料及结构的吸声与隔声
噪声控制与建筑隔振
室内音质设计
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1. 建筑声学基本知识
(1)声音的产生
产生声音的两个必要条件是声源和传声介质。
在空气中传播的声音称为空气声,在固体中传播的声音称为固体声,人耳最终听到的声音,一般是空气声。
(2)波振面、波长和声速
在某时刻声波到达空间各点的包迹面称为波振面(或波前)。波振面为平面的波称为平面波,波振面为球面的波称为球面波。
声波在一个周期(T)内的传播距离称为声波的波长,用λ表示。
声速(c)、波长(λ)和频率(f)的关系:
c=λf=λ/T (f=1/T)
在同一介质中声速是确定的,因此频率越高,波长就越短,室温下空气中的声速约为340m/s。
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(3)声音的传播特性
声音的反射和衍射
声音的折射和干涉
声音的透射和吸收
(4)建筑材料的声音特性
由能量守恒,总声能是反射声能、透射声能和吸收声能之和。即:
透射系数:
反射系数;
吸声系数:
、声强和声压
(1)声功率W(W或μW)
声功率指声源在单位时间内想外辐射的声音能量。
注意与电功率区别。
(2)声强I( )
在声波传播过程中,单位面积波振面上通过的声功率称为声强。
平面声波波振面的面积不变,故声强不变;球面声波的声强与距离平方成反比,愈远愈弱。
(3)声压p(Pa)
声音在空气中传播引起空气发生疏密相间的变化,导致大气压强的起伏变化,这种在大气压强基础上变化的压强称为声压。声压只有大小没有方向。
任何一点的声压都在随时间不断变化,每一瞬时的声压称为瞬时声压。某段时间内瞬时声压的平均值称为有效声压。
、声压级、声功率级及其叠加
(1)听阈和痛阈
人耳刚能感觉到其存在的声音的声压称为听阈,听阈对于不同频率的声波是不相同的。人耳对1000Hz的声音感觉最灵敏,其听阈声压为
Pa(称为基准声压)。对应的声强为(称为基准声强),对应的声功率为(称为基准声功率)。
使人感到疼痛的上限声压为痛阈,对1000Hz的声音为20Pa,相应声强为1 ,相应声功率为1W。
(2)声强级、声压级和声功率级
声强级:
声压级:
声功率级:
(3)几个声音叠加的相关运算
两个声音叠加时,总声强为各个声强的代数和,但总声压是各个声压的均方根值。
声强级、声压级叠加时,不能简单的进行算术相加,而要按照对数规律进行。当两个声压级叠加时,叠加后的总声压级为:
度量一个声音比另一个声音响多少的量称为响度。它是描述人对声音大小感觉的主管评价指标。
等响曲线中参考音1000Hz的垂直线与等响曲线相交点的声压级定义为各等响曲线的级别,称为响度级,单位是phon(方)。也就是说,任何一条曲线上的响度级等于1000Hz时同样响的声音的声压级。
响度级的概念是按纯音定义的。但通常情况下,声音的频率成分十分
复杂。对复合声不能直接使用纯音的等响曲线,人们对其响度感觉的量值需通过测量或计算求得。目前工程中常采用声级计进行某些简单的声音测量。声级计的读数称为“声级”,单位为dB。在声级计中参考等响曲线设计有A、B、C三个计权网络。
A网络测得的声级(A声级)更适合描述人耳对声音强弱的感觉。
声源在灭有或近乎没有反射作用存在时(声源在自由空间)所形成的声场称为自由声场。声源的指向性是自由声场中声源辐射的声音强度在空间分布的一个重要特性。
当声源的尺寸比波长小得多时,可视为无方向性的点声源,在距声源中心等远处的声压级相同。
当声源尺度和波长相差不多或更大时,它就不是点声源,可视为由许多点声源所组成,叠加的结果使各方向的辐射不一样,因而具有指向性。声源尺度比波长大得越多,指向性就越强。
总之,频率越高,声波的波长越短,声源正面的声压比背面和侧面的声压大得多,指向性越强;而低频声,声源前后的声压变化不大,因而指向性差。
(1)倍频程和1/3倍频程
倍频程是指一系列相邻频率相差为1倍的多个频率。
建筑声学中亥常用1/3倍频程。在两个相距为1倍频程的频率、2 之间,插入两个频率、,使它们之间成比为: ,即为1/3倍频程。
(2)频谱
建筑设计中,通常以频率范围(或称频带范围)为横坐标,以对应的声压级为纵坐标表示某一声音各组成频率的声压级,这种图形称为声源的频谱。
由一些离散频率成分形成的频谱称为线状谱,在一定的频率范围内含有连续频率成分的频谱称为连续谱。
声音的强弱、音调和音色称为声音的三要素。
音调主要是由声音的