聲音的物理性質及人對聲音的感受

1、建筑聲學3.1聲音的物理性質及人對聲音的感受3建筑聲學 3.1聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.2建筑吸聲擴散反射建筑隔聲 3.3聲環(huán)境規(guī)劃與噪聲控制 3.4室內音質設計3.1聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.1聲音 聲源 空氣中的聲波 3.1.2聲音的物理性質與計量 3.1.3聲音在戶外的傳播 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射 3.1.5聲音在圍蔽空間內的傳播 3.1.6人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人的影響聲音的產生 人耳所感覺到的“彈性”介質中振動或壓力的迅速而微小的變化 聲源：受外力作用而產生振動的物體稱為聲源 除聲源產生聲音外，空氣的劇烈膨脹也會導致空氣壓

2、力的變化從而產生聲音第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.1聲音 聲源 空氣中的聲波聲音的傳播 聲音的傳播需要媒介（氣體、液體、或固體） 是振動能量的傳播，而不是振動質點的傳播 行波 第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.1聲音 聲源 空氣中的聲波第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.1聲音 聲源 空氣中的聲波波陣面 聲波在同一時刻到達的各點的包絡線為波陣面 聲線 不同聲源產生的波陣面不同 點聲源、線聲源和面聲源聲源的方向性 聲源向各個方向輻射聲波的能力 極坐標圖 聲源的方向性與聲源本身的形狀以及聲波的頻率有關第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受

3、 3.1.2聲音的物理性質與計量聲波的頻率 周期：一個完全振動所經歷的時間(s) 頻率：單位時間內完成完全振動的次數(shù)(hz) 頻率決定聲音的音調 音頻、次聲、超聲聲波的波長與傳播速度 波長：聲波在一個振動周期里傳播的距離 聲速：聲波在彈性介質中傳播的速度 聲速與聲源的特性無關，而與介質的彈性、密度以及溫度有關第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量聲波的波長與傳播速度第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量音樂（樂音）純音基音和諧音、基頻和諧頻線狀譜頻譜 聲音往往包含多個頻率，所有頻率的集合成為頻譜 線狀譜：由一些離散的頻率成

4、分形成的譜 連續(xù)譜：在一定頻率范圍內 頻率成分連續(xù)的譜第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量頻譜的劃分 對聲音整個頻率范圍分段 倍頻帶和1/3倍頻帶 下限頻率f l 、上限頻率 fh和中心頻率 fc噪聲 頻率結構成分更為復雜的聲音，一般為連續(xù)譜可以根據(jù)頻率的主要成分加以辨認，咝咝的、轟轟的、隆隆的、刺耳的第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量 每個倍頻帶分為3個1/3倍頻帶，把1/3倍頻帶中心頻率乘1.26就得到相鄰較高1/3倍頻帶中心頻率 用1.26除就得到相鄰較低的1/3倍頻帶中心頻率第3.1章 聲音的物理性質及人對聲

5、音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量聲功率、聲強以及聲壓 聲功率w，w，w 聲強i，w/m2 聲壓p，n/m2第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量級和分貝（db） 人耳聽聞下限：聲強10-12 w/m2；聲壓210-5 n/m2 人耳疼痛感上限：聲強1w/m2；聲壓20n/m2 人耳對聲音大小的感覺近似于聲強或聲壓的對數(shù)成正比 聲功率級lw 聲強級li 聲壓級lp第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.2聲音的物理性質與計量 人耳聽聞的范圍：0db120db 聲壓每增加1倍，聲壓級增加6db 長時間暴露于80db以上的噪聲環(huán)境，會導致暫時或

6、永久的聽力損失聲音的疊加 聲音的疊加是能量的直接相加 聲壓不能直接相加 聲壓級、聲強級也不能直接相加 0+0=？ 多個聲音的疊加 3.1.2聲音的物理性質與計量第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受聲音的疊加 多個聲音的疊加 3.1.2聲音的物理性質與計量第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受聲音的疊加 多個聲音的疊加 3.1.2聲音的物理性質與計量第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受點源聲音隨距離的衰減 球面聲波的向外擴展 傳播距離加倍，聲壓級降低6db 3.1.3聲音在戶外的傳播第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受線源聲音隨距離的衰減 無限長線聲源：傳播距離加倍，聲壓級

7、降低3db 有限長線聲源：傳播距離加倍，聲壓級降低3 6db面源聲音隨距離的衰減 近處：聲能沒有衰減 遠處：傳播距離加倍，聲壓級降低3 6db第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射聲波的反射 平面反射 曲面反射 凸面反射、凹面反射 平面反射 反射的聲波呈球狀分布 它們的曲率中心是聲源的“像”，即與平方反比定律一致 反射聲強度取決于它們與“像”的距離以及反射表面對聲 音的吸收程度第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射曲面反射 凸曲面的波陣面比來自平面的波陣面大得多，而來自凹曲面的波陣面

8、則小得多，并且縮小了 與平的反射面相比，凸曲面反射聲的強度較弱，凹曲面反射聲的強度較強第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射聲波的折射 介質的溫度、密度等條件發(fā)生變化后，會產生聲傳播的彎曲現(xiàn)象 溫度的影響： 白天，地面附近的空氣溫度高，聲波向上彎曲 夜間，地面附近的空氣溫度低，聲波向下彎曲 風的影響 順風時聲波向下彎曲；逆風時向上彎曲第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射聲波的衍射（繞射） 聲影區(qū)的聲音衍射聲 邊緣繞射的程度 障板尺度 聲波的頻率第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的

9、感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射聲擴散 聲波的不定向反射 擴散的產生 反射板的尺寸 聲波的頻率 聲擴散的作用第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射聲吸收 空氣的聲吸收 聲波在空氣中傳播時，由于振動的空氣質點之間摩擦使一小部分聲能轉化為熱能。這種能量損失隨聲波的頻率而不同 材料的聲吸收 聲波投射到建筑材料或部件引起的聲吸收，取決于材料及其表面的狀況、構造等第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.4聲波的反射 折射 衍射 擴散 吸收和透射聲吸收 材料的吸收系數(shù) 材料的吸收系數(shù)是指被吸收的聲能（或沒有被表面反

10、射的部分）與入射聲能之比，用表示。如果聲音被全部吸收，=1； 部分被吸收，1400hz的高頻聲 時間差：1400hz的中、低頻聲 方位感的判別水平方向比豎直方向好第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人的影響環(huán)境噪聲和干擾噪聲 環(huán)境噪聲環(huán)境噪聲是人們所處環(huán)境的總噪聲，通常是由多個不同位置的聲源產生 交通噪聲；工業(yè)噪聲；建筑施工；社會生活 干擾噪聲干擾噪聲是指除了需要聽聞的聲源外，由室外傳入的引起干擾的噪聲，或是由建筑圍護結構傳遞的來自建筑物相鄰空間和其他部分引起干擾的噪聲第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人的影響決定噪聲對人干擾程度因素 聲壓級或

11、聲級 聲音的持續(xù)時間 聲現(xiàn)象隨時間的變化 復合聲的頻率成分 聲音包含的信息量 聲環(huán)境中人與噪聲源的關系噪聲對健康和各種活動的影響 噪聲對健康的影響 聽力損傷 睡眠第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人的影響噪聲對健康和各種活動的影響 噪聲對各種活動的影響噪聲與語言干擾 在一些尺度適當?shù)姆块g里，人們不能很好地聽聞語言，并非因語言聲功率不足，往往是過長的混響聲降低了清晰度 前面音節(jié)的較強混響掩蓋了后續(xù)發(fā)出的聲音，使人們聽到的語言很模糊 供語言通信用的房間，混響應當衰減得快，并且在直達聲后緊接著有較強的前次反射聲 第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人

12、的影響噪聲對健康和各種活動的影響 噪聲對各種活動的影響噪聲與效率 噪聲對人們工作效率的影響隨工作性質而有所不同 噪聲對熟練的體力勞動者和腦力勞動者都可能使差錯出現(xiàn)率增加，也就可能引起事故 噪聲對學習的影響也是明顯的 噪聲對各種活動的影響噪聲與音樂欣賞 噪聲對人們欣賞音樂、戲劇等文化活動的影響已為人所共知 其影響程度取決于人們所聽聲音的范圍、室內的環(huán)境噪聲級以及干擾噪聲的特點 第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人的影響噪聲對健康和各種活動的影響 噪聲對各種活動的影響噪聲與煩惱 性格焦慮的人和病人易引起煩惱 老年人比青年人易引起煩惱 對新噪聲源干擾的感覺比聽慣了的噪聲要大 高頻噪聲、音調起伏的噪聲以及突發(fā)噪聲引起的煩惱最大 第3.1章 聲音的物理性質及人對聲音的感受 3.1.7噪聲對人的影響 人們對振動的感受主要決定于3個因素，即：強度、頻率和時間特性 人們對垂直振動和水平振動的感受不同。常用位移、速度、加速度等描述振動的強度，它們之間的差別主要是頻率 在很低頻率的振動環(huán)境中，人們對位移（振幅）的反應較為敏感；如果是頻率較高的振動環(huán)境，則對加速度的反應較為敏感 與人們感受有關的振動頻率主要是0.5 100hz，