建筑聲學：第四節(jié) 室內聲學基本原理

1、第一部分 聲學基本知識建 筑 聲 學ARCHITECTURE ACOUSTICS第四節(jié) 室內聲學基本原理3點聲源在自由聲場中聲壓級隨測點距離聲源的變化：如果距離聲源r1處的聲壓級為L1，則距離聲源r2處的聲壓級L2為r 測點與聲源的距離（dB）（dB）一、聲波在室內空間的傳播第四節(jié) 室內聲學基本原理 在建筑聲學中，多數情況涉及到聲波在一個封閉空間內（劇院觀眾廳、播音室等）傳播的問題。聲波傳播將受到封閉空間各個界面（墻面、頂棚、地面等）約束，形成一個比自由聲場要復雜得多的“聲場”。這種聲場具有特有的聲學現象在距離聲源同樣遠處比露天要響一些室內，聲源停止發(fā)聲后，聲源不會像室外立刻消失，而是持續(xù)一段

2、時間做好聲學設計，應對聲波在室內的傳播規(guī)律及室內聲場的特點有所了解二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 室內空間的聲場受到室內各個界面的影響,與自由場相比，其主要特點有: 1.室內聲場的特點聽者接收到的聲音，不僅包括直達聲，還有陸續(xù)到達的來自各個反射面的反射聲，它們有的經過一次反射，有的經過多次反射。 二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 聲波在各界面除了反射外，還有散射、透射和吸收等聲學現象發(fā)生。 二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 2. 室內聲音的變化過程到達某一點的聲音，在時間上有先后（直達聲-早期反射聲-混響聲）在傳播過程中，由于碰到界面，部分聲能被吸收以及隨距離衰減，由強變弱二、室

3、內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 2. 室內聲音的變化過程增長、穩(wěn)定和衰減消聲室劇院音樂片段混響室語音片段消聲室劇院混響室二、室內聲場3.混響時間二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間定義：房間內聲場達到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)后，突然關掉聲源使其停止發(fā)聲，當聲能逐漸減小到原來聲能(穩(wěn)態(tài)時具有的聲能)的百萬分之一所經歷的時間。也就是聲壓級降低60dB所需的時間，一般用T60表示，單位為秒二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間19世紀末，哈佛大學年青物理學家賽賓(W.C.Sabine)在解決學校Fogg藝術講堂聲學問題的過程中，進行了大量的

4、吸聲試驗，提出了室內混響理論，他首先從試驗獲得混響時間T60的計算公式，通常又稱為賽賓公式。 V 房間的容積，m3；A 房間的吸聲量，m2。 為平均吸聲系數二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間賽賓公式：改變房間的容積和改變房間表面吸聲量。盡管在設計時可以改變房間的體積，但調整混響時間更實用的方法是改變吸聲量。 控制混響時間主要有兩種方法：二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間Lucerne, Switzerland二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間改進的內容：、能夠正確反映平均吸聲系數與混響時間的關系、考慮了空氣吸收的影響依林公式（修正公式）：4m 空

5、氣吸收系數，當頻率大于1000Hz時，必須考慮空氣吸收賽賓公式應用的局限性：賽賓公式只適用于平均吸聲系數較小時的混響時間計算（ ）二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間計算混響時間時，一般取125、250、500、1000、2000、4000Hz六個倍頻程中心頻率。對于錄音室和播音室還應追加63Hz和8000Hz的混響時間。二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 3.混響時間早期衰變時間EDT ：初始衰減1OdB的時間乘上6，推算出衰變60dB的混響時間，它可能與實際測得的衰變60dB的混響時間不同，為了區(qū)別起見，人們對此命名為“早期衰變時間EDT(s)。 184、室內聲場的計算與混

6、響半徑 通常把房間內的聲場分成兩部分，一部分是由聲源直接傳到接收點的直達聲所形成的聲場，稱為直達聲場。另一部分是經過室內表面反射后到達接收點的反射聲所形成的聲場，稱為混響聲場。房間的總聲場可以理解為直達聲場和混響聲場的迭加 L W 聲源聲功率級，dB；R 房間常數，m2；Q 指向性因數。 二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 距離聲源r處的聲壓級：19房間常數： 當r比較小，即靠近聲源的區(qū)域，這時直達聲場占主要成分： 當r較大，即遠離聲源的區(qū)域，這時混響場聲場占主要成分： 4、室內聲場的計算與混響半徑 二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 20混響半徑 直達聲聲壓級與混響聲聲壓級相等時，該點離

7、聲源中心的距離稱為自由場半徑，或稱為混響半徑，有時又稱為臨界距離 4、室內聲場的計算與混響半徑 二、室內聲場第四節(jié) 室內聲學基本原理 QRQRrc14.041=p21前述之室內聲音的增長和衰減過程，均未考慮頻率這一因素的影響，這是不全面的。三、駐波與房間共振實際房間受到聲源激發(fā)時，對不同頻率有不同響應，最容易被激發(fā)的頻率就是房間的共振頻率。房間被外界干擾振動激發(fā)時，將按照他本身的共振頻率（固有頻率或簡正頻率）之一而振動。激發(fā)頻率越接近某一共振頻率時，共振就越明顯，這個頻率的聲能密度就得到加強 。房間共振用駐波原理來解釋第四節(jié) 室內聲學基本原理 22三、駐波與房間共振兩列振幅相同的相干波沿相反方

8、向傳播時疊加而成的波成為駐波第四節(jié) 室內聲學基本原理 23三、駐波與房間共振兩列振幅相同的相干波沿相反方向傳播時疊加而成的波成為駐波。其特點是在空間形成位置固定的波腹（聲壓最大處）與波節(jié)（聲壓最小處）。如聲源發(fā)聲入射到全反射的壁面上，所形成的反射波與入射波疊加后形成的波就是駐波。第四節(jié) 室內聲學基本原理 24三、駐波與房間共振兩列振幅相同的相干波沿相反方向傳播時疊加而成的波成為駐波。產生駐波的條件：n=1,2,3., 相應的頻率：n=1,2,3., 第四節(jié) 室內聲學基本原理 25三、駐波與房間共振兩列振幅相同的相干波沿相反方向傳播時疊加而成的波成為駐波。第四節(jié) 室內聲學基本原理 一對相距6m的

9、墻面，在n=1，2，3三種情形下，軸向共振頻率是多少？28Hz，56Hz，84Hz！n=1,2,3., 26三、駐波與房間共振第四節(jié) 室內聲學基本原理 在矩形房間內三對平行墻面間，只要其距離為/2的整數倍，均可產生相應方向上的軸向共振，相應的軸向共振頻率為：除上述三個方向的軸向駐波外，聲波還可以在兩維空間內出現駐波，即切向駐波，相應共振頻率為切向共振頻率。三維空間內。除了軸向和切向駐波外，還能產生斜向駐波，相應共振頻率為斜向共振頻率。27三、駐波與房間共振第四節(jié) 室內聲學基本原理 28三、駐波與房間共振第四節(jié) 室內聲學基本原理 29三、駐波與房間共振第四節(jié) 室內聲學基本原理 30三、駐波與房間共振第四節(jié) 室內聲學基本原理 簡并現象當不同共振方式的共振頻率相同時，出現共振頻率的重疊，稱為“簡并”。出現簡并時，共振頻率的聲音被加強，頻譜曲線出現突起，形成頻率特性失真，“聲染色”。31三、駐