文档介绍：室内声学基础第一章声音的基本性质一、声音的产生与传播声音是人耳通过听觉神经对空气振动的主观感受。声音产生于物体的振动,例如扬声器的纸盆、拨动的琴弦等等。这些振动的物体称之为声源。声源发声后, 必须经过一定的介质才能向外传播。这种介质可以是气体, 也可以是液体和固体。在受到声源振动的干扰后, 介质的分子也随之发生振动, 从而使能量向外传播。但必须指出, 介质的分子只是在其未被扰动前的平衡位置附近作来回振动, 并没有随声波一起向外移动。介质分子的振动传到人耳时, 将引起人耳耳膜的振动, 最终通过听觉神经而产生声音的感觉。例如, 扬声器的纸盆, 当音圈通过交变电流时就会产生振动。这种振动引起邻近空气质点疏密状态的变化,又随即沿着介质依次传向较远的质点,最终到达接收者。可以看出, 在声波的传播过程中, 空气质点的振动方向与波的传播方向相平行, 所以声波是纵波。扬声器纸盒就相当于上图中的活塞。在空气中,声音就是振动在空气中的传播,我们称这为声波。声波可以在气体、固体、液体中传播,但不能在真空中传播。二、声波的频率、波长与速度当声波通过弹性介质传播时,介质质点在其平衡位置附近作来回振动。质点完成一次完全振动所经历的时间称为周期,记为 T ,单位是秒(s) 。质点在 1 秒内完成完全振动的次数称为频率,记作 f ,单位为赫兹(Hz) ,它是周期的倒数,即: f=1/T 介质质点振动的频率即声源振动的频率。频率决定了声音的音调。高频声音是高音调, 低频声音是低音调。人耳能够听到的声波的频率范围约在 20 — 20000Hz 之间。低于 20H z 的声波称为次声波, 高于 20000Hz 的称为超声波。次声波与超声波都不能使人产生听感觉。声波在其传播途径上,相邻两个同相位质点之间的距离称为波长,记为λ,单位是米(m) 。或者说,波长是声波在每一次完全振动周期中所传播的距离。声波在弹性介质中传播的速度称为声速,记为 v ,单位是米/秒(m/s) 。声速不是介质质点振动的速度, 而是质点振动状态的传播速度。它的大小与质点振动的特性无关, 而与介质的弹性、密度以及温度有关。 20 度的空气中声速为 344 米/ 秒。频率、波长、周期和声速有如下关系: c=f λ或 c= λ/T 声学测量中常常在某一频率区间取特定值进行测量。这个频率区间称之为频带( Frequency band )。由上限频率 f2 和下限频率 f1 规定宽带。 f1、 f2 间隔可以用频率比或以 2 为底的对数表示,称为频程。关系式: f2=2^n f1 当 n=1 时, 称为 1/1 倍频程(Octave) , 即每个频带是上限频率为下限频率两倍的频带宽度,即 f2=2f1 。当 n=1/3 时, 称为 1/3 倍频程, 即每个频带是上限频率为下限频率 倍的频带宽度, 即 f2= f1。为了某种特殊的需要,更窄的频带有 1/10 倍频程、 1/12 倍频程、 1/15 倍频程、 1/3 0 倍频程等等。 1/1 倍频程对应于音乐上的一个八度。在房屋建筑中,频率为 100-10000Hz 的声音很重要。它们的波长范围相当于 -0 . 034m 。这个波长范围与建筑内部的一些部件尺度相近,故在处理一些建筑声学问题时,对这一波段的声波尤其要引起重视。三、声功率级、声强级和声压级声功率级: 声功率是指声源在单位时间内向外辐射的声能,用 W 表示,单位为瓦(W) 或微瓦(uW) 。为了计算方便, 通常用一个声功率基准量 10-12W 作参考量, 把声功率与之相比取常用对数, 乘以 10 ,称为声功率级,即 Lw=10lg(W/Wo) 这里 Lw 为声功率级(dB) ,W 为声功率, Wo 为基准声功率。声强级: 单位时间内通过垂直于声传播方向的面积 S (m2) 的平均声能量称为平均声能量流或平均声能通量。单位面积上的平均声能通量就称为声强,记为 I (W/m2) 。为了计算方便,通常用一个声强基准量值 10-12W/m2 作参考量,把声强与之相比取常用对数,乘以 20 ,称为声强级,即 Li=10lg(I/Io) 这里 Li 为声强级(dB) ,I 为声强(W/m2) , Io 为基准声强。声压级(SPL) : 声波在媒介中传播时, 媒介某点由于受声波扰动后压强超过原先静压力的值, 取均方根后的值称为声压。人耳在最低闻阀到痛阀之间相差 100 万倍,为了计量方便,把声压基准值 20 × 10^-6 (N/m^2) 作参考量,把声压与之相比取常用对数,乘以 20 ,称为声压级,即 Lp=20lo(P/Po) 这里 Lp 为声压级(dB) ,P 为声压(N/m2 或 Pa) , Po 为基准声压。四、声波的反射、扩散、衍射与干涉 1 .声波的镜像反射声波在前进过程中