文档介绍：§2 室内声学原理
室内声场的特征
直达声
反射声(混响声)
声波在室内传播的特点: 壁面的吸收
空气的吸收(大空间)
房间的共振(驻波)
(参见建声P47图4-1)
由于室内界面的形状和性质复杂多变,用波动声学的方法对室内声场求得严格的解答比较困难。在实际的环境声学工程问题中,通常声场的空间要远远大于声波的波长,在这种情况下,如果忽略声音的波动性,采用几何声学的方法分析,则问题就会变得简单许多。
所谓几何声学的的方法,就是把与声波的波阵面相垂直的直线作为声音的传播方向和路径,即声波是以“声线”的方式直线传播。遇到反射面的时候,反射声的方向遵循入射角等于反射角的规律。用这种方法可以简单形象地分析许多室内声学现象。
(参见P23图2-2)
§ 室内声场的分析
一、扩散声场
1、扩散声场的定义
当声源以声线的方式在室内辐射声能时,由于室内声的传播完全处于无规状态,以至于从统计学的观点可以认为声线通过任何位置的几率是相同的,通过的方向几率也是相同的,并且在同一位置各声线相遇的相位是无规的,由此而造成室内声场的平均能量密度分布是均匀的。这种统计平均的均匀声场称为扩散声场。
()
扩散声场的条件:
(1)声以声线的方式以声速直线传播,声线所携带的声能向各方向的传递几率相同;
(2)各声线是互不相干的,声线在叠加时,它们的相位变化是无规的;
(3)室内平均声能密度处处相等。
二、平均自由程
平均自由程——用统计的方法算出声线在壁面上两次反射之间的平均距离。
为了简便起见,以矩形房间为例进行推导。可以证明,其结果也适用于其他形状的封闭空间。
(参见录音环声P39图2-4-3)
设矩形房间的长、宽、高分别为、、,
声速为c0。则对于任一对立的壁面一秒钟时间
内声线的碰撞数应是声速c0在这些壁面的垂直
分量被它们之间的距离相除。
声速c0在x,y,z三个方向上的分量分别为:
X方向:
Y方向:
Z方向:
(参见录音环声P39图2-4-3)
一秒钟内声线与三个方向的垂直壁面相对应的碰撞次数为:
设单位立体角内的声线数为 n,则声源在方向的立体角内的声线数应为。
一秒钟内所有声线的碰撞总数应为:
为室内壁面总面积;
为房间总体积。
(参见录音环声P39图2-4-3)
因为声源 S 在一秒钟内发射了条声线,所以一秒钟内所有声线通过的总距离为:
声线每两次碰撞之间所经过的路程应为:
——平均自由程。仅与房间的
几何参数有关,而与声源的位置无关。
三、平均吸声系数
壁面吸收的声能量与入射的声能量之比,称为壁面吸声系数,记为, 。
壁面吸声系数的大小与声波的入射角度有关,对于扩散声场,应是对所有入射角的平均结果。
设对应于某一吸声表面Si的吸声系数为,则对室内所有吸声表面的吸声系数进行平均可得室内平均吸声系数为
S—室内吸声总面积。