建筑聲學(xué)1課件

第3篇建筑聲學(xué)人們所處的各種空間環(huán)境，總是伴隨著一定的聲環(huán)境。在各種空間環(huán)境里，人們對(duì)需要聽(tīng)的聲音，希望聽(tīng)得清楚、聽(tīng)得好；對(duì)于不需要聽(tīng)的聲音，則希望盡可能的降低，以減少其干擾。因此，適宜的聲環(huán)境是人們對(duì)空間環(huán)境功能要求的組成部分。建筑聲學(xué)是研究控制室內(nèi)外聲環(huán)境的一門重要學(xué)科。本課程的目的在于使建筑設(shè)計(jì)人員懂得控制聲環(huán)境的要求、內(nèi)容和方法，并能有效地綜合到城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)中去。第3篇建筑聲學(xué)人們所處的各種空間環(huán)境，總是伴隨著一定的1第3篇建筑聲學(xué)聲音與人聲音對(duì)人的審美感受的作用（利用聲音與行為的互動(dòng)關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)環(huán)境）

“雨打芭蕉”蘇州拙政園的“留聽(tīng)閣”——“秋陰不散霜飛晚，留得枯荷聽(tīng)雨聲”“聽(tīng)雨軒”——“聽(tīng)雨入秋竹，留僧覆舊棋”?！奥?tīng)雨寒更徹，開門落葉深”

絕對(duì)安靜的影響；音樂(lè)療法聲音與人的行為方式音樂(lè)節(jié)奏與行為的關(guān)系噪聲對(duì)人的影響聽(tīng)力喪失；損害身體和精神健康；噪聲與社會(huì)生活；噪聲對(duì)動(dòng)物的影響；噪聲的其他危害。

聲音客觀存在主觀感受（生理及心理影響）第3篇建筑聲學(xué)聲音與人聲音客觀存在主觀感受（生理及心理2建筑聲學(xué)是研究控制室內(nèi)外聲環(huán)境的一門重要學(xué)科聲環(huán)境設(shè)計(jì):是專門研究如何為建筑使用者創(chuàng)造一個(gè)合適的聲音環(huán)境1、音質(zhì)設(shè)計(jì)主要是音樂(lè)廳、劇院、禮堂、報(bào)告廳、多功能廳、電影院等。設(shè)計(jì)得好:音質(zhì)豐滿、渾厚、有感染力、為演出和集會(huì)創(chuàng)造良好效果。設(shè)計(jì)得不好:嘈雜、聲音或干癟或渾濁，聽(tīng)不清、聽(tīng)不好、聽(tīng)不見(jiàn)。2、隔聲隔振

主要是有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等等。建筑聲學(xué)是研究控制室內(nèi)外聲環(huán)境的一門重要學(xué)科聲環(huán)境設(shè)計(jì):是34、噪聲的防止與治理

了解噪聲的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)階段如何避免噪聲、出現(xiàn)噪聲如何解決以及交通噪聲治理等。3、材料的聲學(xué)性能測(cè)試與研究

吸聲材料：材料的吸聲機(jī)理、如何測(cè)定材料的吸聲系數(shù)、不同吸聲材料的應(yīng)用等等。

隔聲材料：材料的隔聲機(jī)理，如何提高材料的隔聲性能，如何評(píng)定材料的隔聲性能，材料隔振的機(jī)理，不同材料隔振效果等。5、其他

電聲：隨著電子工業(yè)日新月異的發(fā)展，電聲系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電聲系統(tǒng)逐漸成為建筑中滿足聽(tīng)聞功能要求的重要設(shè)備系統(tǒng)。

4、噪聲的防止與治理

了解噪聲的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)劃建筑4第3.1章基本知識(shí)3.1.1基本概念周期：聲源完成一次振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間。符號(hào)：T，單位s頻率：一秒鐘內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)。符號(hào)：f，單位：Hz。人耳可聽(tīng)范圍：20~20000Hz,大于20000Hz為超聲，低于20Hz為次聲，250Hz以下的通常稱為低頻，250Hz至500Hz為中頻，1kHz以上的稱為高頻。

其中，人耳感覺(jué)最重要的部分約在100Hz~4000Hz,相應(yīng)的波長(zhǎng)約3.4m~8.5cm

第3.1章基本知識(shí)5第3.1章基本知識(shí)波長(zhǎng)：聲波在傳播途徑上，兩個(gè)相鄰?fù)辔毁|(zhì)點(diǎn)間的距離。符號(hào)：λ，單位：m。聲速：聲波在彈性介質(zhì)中傳播的速度。符號(hào)：C,單位：m/s,介質(zhì)的密度愈大，聲音傳播的速度愈快，在真空中的聲速為0，在15oC時(shí)，在空氣中的速度C=340m/s.在0℃時(shí)，鋼=5000m/s,水=1450m/s

C=λ.f或C=λ/T

(f=1/T)

第3.1章基本知識(shí)6縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳遞方向平行。（聲波）橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳遞方向垂直。（水波）波陣面：聲波從聲源發(fā)出，在同一介質(zhì)中按一定方向傳播，在某一時(shí)刻，波動(dòng)所到達(dá)的各點(diǎn)的包跡面稱為波陣面

平面波：波陣面平行于傳播方向垂直的平面的波——面聲源球面波：波陣面為同心球面的波—————————點(diǎn)聲源柱面波：波陣面為同軸柱面的波—————————線聲源

聲線：聲波的傳播方向可用聲線來(lái)表示。聲線是假想的垂直于波陣面的直線，主要用于幾何聲學(xué)中對(duì)聲傳播的跟蹤?？v波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳遞方向平行。（聲波）聲線：聲波7聲源的方向性

聲波的傳播是能量的傳遞，而非質(zhì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。空氣質(zhì)點(diǎn)總是在其平衡點(diǎn)附近來(lái)回振動(dòng)，而不傳向遠(yuǎn)處。一般用聲源的方向性來(lái)描述聲源向空間各個(gè)方向輻射聲波的能力，多用“極坐標(biāo)圖”來(lái)表示。

聲源的方向性強(qiáng)弱一方面與聲源本身有很大關(guān)系，另一方面，與聲波的頻率有關(guān)。頻率越高方向性越強(qiáng)。聲源的方向性8頻帶：人耳可聽(tīng)的頻率范圍相當(dāng)（20Hz～20kHz），不可能處理某一單個(gè)的頻率，只能將整個(gè)可聽(tīng)聲音的頻率范圍劃分成為許多頻帶，以便研究與聲源頻帶有關(guān)的建筑材料和圍蔽空間的聲學(xué)特性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，頻帶是兩個(gè)頻率限值之間的連續(xù)頻率，頻帶寬度是頻率上限值與下限值之差。例如，假設(shè)任意選擇的頻帶寬度為200Hz，第一個(gè)頻帶的下限頻率為20Hz，上限頻率為220Hz；后續(xù)的頻帶的下限頻率和上限頻率分別是220Hz和420Hz以及420Hz和620Hz，等等。頻帶：人耳可聽(tīng)的頻率范圍相當(dāng)（20Hz～20kHz），不可能9在建筑聲環(huán)境的研究中，借助音樂(lè)的概念把整個(gè)可聽(tīng)頻率范圍劃分為許多倍頻帶。倍頻帶的上限頻率是下限頻率的2倍，例如從200Hz至400Hz是一個(gè)倍頻帶，其相鄰的一個(gè)較高的倍頻帶是400Hz至800Hz。因?yàn)轫樞虻谋额l帶帶寬都不相等，而是增加為2倍。例如從200Hz到400Hz的頻帶，帶寬是200Hz；從400Hz到800Hz頻帶，帶寬則為400Hz。因此，倍頻帶的中心頻率須由上限頻率與下限頻率的幾何平均值求得，就是上限頻率與下限頻率乘積的平方根。范圍在200Hz至400Hz的頻帶，其中心頻率是283Hz（可由算式求得）。

在建筑聲環(huán)境的研究中，借助音樂(lè)的概念把整個(gè)可聽(tīng)頻率范圍劃分為10將可聽(tīng)頻率范圍的聲音分段測(cè)量，以中心頻率作為本段的名稱，分為：倍頻程（倍頻帶）：f2/f1=2n,n=1，中心頻率：125，250，500，1000，2000，，4000…Hz。1/3倍頻程（1/3倍頻帶）：f2/f1=2n,n=1/3100,125,160;200,250,315;400,500,630;……中心頻率是上限和下限的幾何平均值f=f1f2f1=f2n求上限和下限頻率：如中心頻率為500Hz的下限頻率為f1=356Hz;上限頻率為f2=710Hz將可聽(tīng)頻率范圍的聲音分段測(cè)量，以中心頻率作為本段的名稱，分為11例如，把中心頻率為125Hz的倍頻帶分為3個(gè)1/3倍頻帶時(shí)，它們的中心頻率分別是100Hz（由125Hz被1.26除）、125Hz及160Hz（由125Hz乘1.26）。例如，把中心頻率為125Hz的倍頻帶分為3個(gè)1/3倍頻帶時(shí)，12將可聽(tīng)頻率范圍的聲音分段測(cè)量，以中心頻率作為本段的名稱，分為：倍頻程（倍頻帶）：f2/f1=2n,n=1，中心頻率：125，250，500，1000，2000，，4000…Hz。1/3倍頻程（1/3倍頻帶）：f2/f1=2n,n=1/33.1.2聲能分析透射系數(shù)：τ=——，τ小為隔聲材料反射系數(shù)：γ=——，γ小為吸聲材料吸聲系數(shù)：α=1-γ=1-——=————

吸聲系數(shù)是指被吸收的聲能（即沒(méi)有被表面反射的部分）與入射聲能之比。E0EγEαEτEτE0EγE0EγE0E0Eα+Eτ將可聽(tīng)頻率范圍的聲音分段測(cè)量，以中心頻率作為本段的名稱，分為133.1.3聲音的計(jì)量聲功率是指聲源在單位時(shí)間內(nèi)向外輻射的聲音能量，記作W，單位為瓦（W）或微瓦（μW）。在建筑聲學(xué)中，對(duì)聲源輻射的聲功率，一般可看作是不隨環(huán)境條件而改變的、屬于聲源本身的一種特性。所有聲源的平均聲功率都是很微小的。一個(gè)人在室內(nèi)說(shuō)話，自己感到比較合適時(shí)，其聲功率大致是10～50μW，400萬(wàn)人同時(shí)大聲講話產(chǎn)生的功率只相當(dāng)于一只40W燈泡的電功率，獨(dú)唱或一件樂(lè)器輻射的聲功率為幾百至幾千微瓦。充分而合理地利用人們講話、演唱時(shí)發(fā)出的有限聲功率，是室內(nèi)聲學(xué)研究的主要內(nèi)容之一。3.1.3聲音的計(jì)量143.1.3.1聲功率、聲強(qiáng)、聲壓、聲能密度聲功率：聲源在單位時(shí)間內(nèi)向外輻射的聲能，符號(hào)：W，單位：瓦（W），微瓦（μW）聲強(qiáng)：在單位時(shí)間內(nèi)，垂直于聲波傳播方向的單位面積所通過(guò)的聲能。符號(hào)：I，單位：（W/m2），

在自由聲場(chǎng)，點(diǎn)聲源的聲強(qiáng)隨距離的平方呈反比，遵循平方反比定律：

I=——(W/m2）

平面波聲強(qiáng)不變。I=——(W/m2）

線聲源的柱面波聲強(qiáng)：

I=——(W/m2）W4πr2

W2πr1mWSSW4πr2W2πr1mWSS15聲壓：某瞬時(shí)，介質(zhì)中的壓強(qiáng)相對(duì)于無(wú)聲波時(shí)壓強(qiáng)的改變量。符號(hào)：p,單位：N/m2,Pa（帕），μb（微巴）。1N/m2=1Pa=10μb在自由聲場(chǎng),聲壓與聲強(qiáng)的關(guān)系:

I=——(W/m2)式中:

p——有效聲壓，N/m2；

ρ0——空氣密度，kg/m3,一般取1.225kg/m3；

c——空氣中的聲速，340m/s;

ρ0c——介質(zhì)的特性阻抗，20°C時(shí)為415N?S/m3。

聲壓和聲強(qiáng)有密切的關(guān)系，在自由聲場(chǎng)中，測(cè)得聲壓和已知測(cè)點(diǎn)到聲源的距離，就可計(jì)算出該測(cè)點(diǎn)之聲強(qiáng)和聲源的聲功率

p2

ρ0c

聲壓：某瞬時(shí)，介質(zhì)中的壓強(qiáng)相對(duì)于無(wú)聲波時(shí)壓強(qiáng)的改變量。符號(hào)：16聲能密度聲強(qiáng)為I的平面波，在單位面積上每秒傳播的距離為C，則在這一空間中聲能密度為：

D=─（W·s/m3)

I

C聲能密度IC17問(wèn)題提出兩個(gè)同樣的聲源放在一起，感覺(jué)是否響一倍?問(wèn)題提出183.1.3.2分貝、聲功率級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲壓級(jí)、聲音的疊加對(duì)于頻率為1000HZ的聲音，聽(tīng)閾范圍下限10-12W/m2聲強(qiáng)上下相差一萬(wàn)億倍上限1W/m2

下限2×10-5N/m2聲壓上下相差一百萬(wàn)倍上限20

N/m2

因此直接用聲強(qiáng)、聲壓來(lái)度量聲音的強(qiáng)弱是很不方便，而且人耳對(duì)聲音大小的感覺(jué)并不與聲強(qiáng)、聲壓成正比，即人耳對(duì)聲音變化的反應(yīng)不是線性的，而是近似地與它們對(duì)數(shù)值成正比。

如果以10倍為一級(jí)，即對(duì)比值為10,X為級(jí)數(shù)：

——=10xX=log10——=lg—（BL貝爾）=10lg—（dB分貝）II0II0I0II0I3.1.3.2分貝、聲功率級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲壓級(jí)、聲音的疊19

聲壓級(jí)：一個(gè)聲音的聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的常用對(duì)數(shù)乘以20。Ｌp=20lg—

(dB)

（

在0~120分貝之間）式中

p０——參考聲壓（基準(zhǔn)聲壓），p０＝２

１０－５Ｎ／m2，使人耳感到疼痛的上限聲壓為２０Ｎ／m2當(dāng)P=２０Ｎ／m2時(shí)Ｌp=20lg———

=120（dB）

從式中可知，聲壓每增加一倍，聲壓級(jí)就增加６dB,聲壓增加10倍聲壓級(jí)增加２０dB。

聲強(qiáng)級(jí)：一個(gè)聲音的聲強(qiáng)與基準(zhǔn)聲強(qiáng)之比的常用對(duì)數(shù)乘以10。ＬI=10lg—

(dB)（

在0~120分貝之間）式中I0——參考聲強(qiáng)（基準(zhǔn)聲強(qiáng)），I0＝１０－１２W/m2，使人耳感到疼痛的上限聲壓為１0W/m2。

20p0p２

１０－５II0聲壓級(jí)：一個(gè)聲音的聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的常用對(duì)數(shù)乘以20。20

聲功率級(jí)：一個(gè)聲音的聲功率與基準(zhǔn)聲功率之比的常用對(duì)數(shù)乘以10。

ＬW=10lg—

(dB)（

在0~120分貝之間）式中Ｗ０——參考聲功率（基準(zhǔn)聲功率），Ｗ０＝１０－１２W

作業(yè)：證明兩個(gè)數(shù)值不相等的聲壓級(jí)疊加（Ｌp1>Lp2):

疊加后的聲壓級(jí)Lp=Lp1+10lg(1+10)(dB)聲音的疊加：

聲音的疊加不能將分貝值直接相加減，應(yīng)將聲壓或聲強(qiáng)相加減后再求聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)。聲壓級(jí)的疊加：

Lp=20lg——————=20lg——=Lp1+10lgn(當(dāng)P1=P2=P3=??·）二個(gè)相同聲源聲壓疊加后（n=2），總聲壓級(jí)比一個(gè)聲壓級(jí)增加３dB，

W

W0

LP1－Lp2

10

P12+P22+P32+???

P0

P0

nP12WW0LP1－Lp210P12+P22+21如果聲壓級(jí)改變1dB，人們很難察覺(jué)這種變化，因此，對(duì)于聲壓級(jí)總是以整數(shù)表示。人耳能判斷的聲壓最小變化是3dB，對(duì)于5dB的變化則有明顯的感覺(jué)。在分貝標(biāo)度中，聲壓每加1倍，聲壓級(jí)就增加6dB；聲壓每乘10，聲壓級(jí)就增加20dB；聲壓級(jí)每增加10dB，人耳主觀聽(tīng)聞的響度大致增加1倍。人們長(zhǎng)時(shí)間暴露在高于80dB的噪聲級(jí)下，有可能導(dǎo)致暫時(shí)的或永久的聽(tīng)力損失。如果聲壓級(jí)改變1dB，人們很難察覺(jué)這種變化，因此，對(duì)于聲壓級(jí)22聲壓級(jí)相加的簡(jiǎn)單實(shí)用方法包括兩個(gè)步驟：首先，算出擬相加的兩個(gè)聲壓級(jí)差；其次，依下表決定擬加到較高一個(gè)聲壓級(jí)上的數(shù)值.例1．2在人行道測(cè)得2輛汽車聲音的聲壓級(jí)分別是77dB和80dB，它們的總聲壓級(jí)是多少？解：兩個(gè)聲音的聲壓級(jí)差為80－77＝3dB，由表1－1可知需加在較高一個(gè)聲壓級(jí)上的量為2dB，所以總聲壓級(jí)為80＋2＝82dB。聲壓級(jí)相加的簡(jiǎn)單實(shí)用方法包括兩個(gè)步驟：首先，算出擬相加的兩個(gè)23例:一個(gè)工業(yè)車間現(xiàn)有的噪聲級(jí)為87dB，擬在車間新增加5臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備噪聲的聲壓級(jí)各為80dB。求安裝新設(shè)備后車間噪聲的總聲壓級(jí)。解：依前式可以算得新增5臺(tái)設(shè)備的總聲壓級(jí)為80＋10lg5=87dB。依表1－1可知安裝新設(shè)備后車間噪聲的總聲壓級(jí)為90dB。由前述可知，3dB的增加是人耳能判斷的變化。例:一個(gè)工業(yè)車間現(xiàn)有的噪聲級(jí)為87dB，擬在車間新增加5臺(tái)設(shè)24以上諸例說(shuō)明：由許多聲音組成的總聲壓級(jí)，并不與所組成的聲源數(shù)量多少成比例，隨著聲壓級(jí)的相加，各個(gè)聲源在總的聲壓級(jí)增量中所起的作用逐漸減?。蝗绻麅蓚€(gè)聲音的聲壓級(jí)相等，總聲壓級(jí)比單個(gè)的聲壓級(jí)增加3dB,當(dāng)聲壓級(jí)差大于10dB,總聲壓級(jí)就不在增加.以上諸例說(shuō)明：由許多聲音組成的總聲壓級(jí)，并不與所組成的聲源數(shù)25聲強(qiáng)級(jí)疊加：LI=10lg—————=10lg(—+—+—+???)

3.1.4聲音在戶外的傳播（一）點(diǎn)聲源隨距離的衰減

在自由聲場(chǎng)中，聲功率為W的點(diǎn)聲源，在與聲源距離為r處的聲壓級(jí)Lp和距離r的關(guān)系式：

Lp=LI=10lg

—

=10lg

———=10lg

——?—

Lp=Lw–20lgr–11（dB）點(diǎn)聲源在地面時(shí)：Lp=Lw–20lgr–8（dB）

從上式可以看出，觀測(cè)點(diǎn)與聲源的距離增加一倍，聲壓級(jí)降低6dB，I1+I2+I3+???I0I0I1I2I3I0I0WII04πr2

１０－１２

W

１０－１２

14πr2

聲強(qiáng)級(jí)疊加：I1+I2+I3+???I0I026（二）線聲源隨距離的衰減

線聲源，如公路上的車輛，聲波以圓柱狀向外傳播，當(dāng)線聲源單位長(zhǎng)度的聲功率為W，在與聲源距離為r處的聲強(qiáng)為

WI=——2πr聲壓級(jí)為：

Lp=Lw–10lgr–8（dB）

因此，觀測(cè)點(diǎn)與聲源的距離每增加一倍，聲壓級(jí)降低3dB。（三）面聲源隨距離的衰減如果觀測(cè)點(diǎn)與聲源的距離比較近，聲能沒(méi)有衰減，在距聲源較遠(yuǎn)的觀測(cè)點(diǎn)有3~6dB的衰減。（二）線聲源隨距離的衰減273.1.5聲音的三要素

音調(diào)的高度————由頻率決定音量的大小————由聲壓級(jí)或聲強(qiáng)級(jí)決定音色的好壞————由頻譜決定頻譜表示某聲音的頻率組成及各頻率音量的大小關(guān)系。

頻率

聲壓級(jí)

3.1.5聲音的三要素頻率聲壓級(jí)28惠更斯（Huygens）原理

克里斯蒂安·惠更斯(ChristiaanHuygens，1629年04月14日—1695年07月08日)荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家，他是介于伽利略與牛頓之間一位重要的物理學(xué)先驅(qū)，是歷史上最著名的物理學(xué)家之一，他對(duì)力學(xué)的發(fā)展和光學(xué)的研究都有杰出的貢獻(xiàn)，在數(shù)學(xué)和天文學(xué)方面也有卓越的成就，是近代自然科學(xué)的一位重要開拓者。他建立向心力定律，提出動(dòng)量守恒原理，并改進(jìn)了計(jì)時(shí)器。3.1.6聲波的反射、折射、繞射、擴(kuò)散、吸收和透射、干涉惠更斯（Huygens）原理

克里斯蒂29

原理的依據(jù)：

★

波動(dòng)在介質(zhì)中是逐點(diǎn)傳播的★

各質(zhì)點(diǎn)作與波源完全相同的振動(dòng)說(shuō)明②.知某一時(shí)刻波前，可用幾何方法決定下一時(shí)刻波前；①.該原理對(duì)非均勻媒質(zhì)也成立，只是波前的形狀和傳播方向可能發(fā)生變化。(1)行進(jìn)中的波面上任意一點(diǎn)都可看作是新的子波源；(2)所有子波源各自向外發(fā)出許多子波；(3)各個(gè)子波所形成的包絡(luò)面，就是原波面在一定時(shí)間內(nèi)所傳播到的新波面?；莞乖恚涸淼囊罁?jù)：★波動(dòng)在介質(zhì)中是逐點(diǎn)傳播的★各質(zhì)點(diǎn)作303.1.6聲波的反射、折射、繞射、擴(kuò)散、吸收和透射、干涉（一）聲反射

聲波在傳播過(guò)程中，遇到介質(zhì)密度變化時(shí)會(huì)發(fā)生反射。對(duì)于平面，反射聲波呈球狀分布，曲率中心就是聲源的“像”。凹面使聲波聚集，凸面使聲波發(fā)散。

（二）聲折射

聲波在傳播過(guò)程中，遇到介質(zhì)密度變化時(shí)還會(huì)發(fā)生折射。聲波在空氣中傳播時(shí)，白天由于近地面的氣溫較高，聲速較大，聲速隨地面高度的增加而減少導(dǎo)致傳播方向向上彎曲；夜晚相反。SS′

?

?

θi

θr

θτ

θ

θSinθiSinθτ

=

C1

C23.1.6聲波的反射、折射、繞射、擴(kuò)散、吸收和透射、干涉31（三）聲繞射聲音在傳播的過(guò)程中，如果遇到比波長(zhǎng)大的障壁或構(gòu)件時(shí)，在其背后會(huì)出現(xiàn)聲影，聲音繞過(guò)壁邊緣進(jìn)入聲影的現(xiàn)象叫聲繞射。同樣尺寸的反射板對(duì)低頻聲的繞射作用較大，反射作用較少。

解釋

波達(dá)到狹縫處，縫上各點(diǎn)都可看作子波源，作出子波包絡(luò)，得到新的波前。在縫的邊緣處，波的傳播方向發(fā)生改變。當(dāng)狹縫縮小，與波長(zhǎng)相近時(shí)，繞射效果顯著。聲衍射現(xiàn)象是聲波動(dòng)特征之一。（三）聲繞射聲音在傳播的過(guò)程中，如果遇到比波長(zhǎng)大的障壁或構(gòu)件32（四）聲擴(kuò)散反射

聲波在傳播過(guò)程中，如果遇到表面有凸凹變化的反射面，就會(huì)被分解成許多小的比較弱的反射聲波，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)散反射。

擴(kuò)散反射類似于光由粗糙的粉刷墻面或磨砂玻璃表面的反射。導(dǎo)致聲波擴(kuò)散反射的表面必須很不規(guī)則，其不規(guī)則的尺度應(yīng)與聲波波長(zhǎng)相當(dāng)。

（四）聲擴(kuò)散反射33（五）聲吸收

吸聲系數(shù)是指被吸收的聲能（即沒(méi)有被表面反射的部分）與入射聲能之比。

材料的吸聲量：材料表面的面積（平方米）乘以材料的吸聲系數(shù)。單位為平方米（m2）（六）聲透射

材料的透聲能力以透射系數(shù)τ表示，材料的透聲能力愈強(qiáng)（τ值大），材料的隔聲能力愈差。工程中用隔聲量表示建筑構(gòu)件的隔聲性能。（五）聲吸收34隔聲量:R=10lg——=10lg——=10lgE0–10lgEτ隔聲量：墻或構(gòu)件的一側(cè)入射聲能與另一側(cè)透射聲能相差的分貝值。

1

τE0Eτ隔聲量:1τE0Eτ35（七）波的干涉波的干涉現(xiàn)象：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開，這種現(xiàn)象叫做波的干涉現(xiàn)象。（七）波的干涉波的干涉現(xiàn)象：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域361.波的獨(dú)立作用原理——幾列波在傳播時(shí)，無(wú)論是否相遇，都將保持各自原有特性（頻率、波長(zhǎng)、振幅、振動(dòng)方向）不變，互不干擾地各自獨(dú)立傳播。2.波的疊加原理——在相遇區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的振動(dòng),為各列波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所引起的振動(dòng)位移的矢量和。(一)波的疊加原理1.波的獨(dú)立作用原理——幾列波在傳播時(shí)，無(wú)論是否相遇，都將保37

1、干涉現(xiàn)象——兩列波相遇區(qū)域內(nèi)振動(dòng)在空間上出現(xiàn)穩(wěn)定的周期性的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。1)頻率相同；2)振動(dòng)方向相同；3)同相或相位差恒定。

滿足上述三條件的波稱為相干波，其波源稱為相干波源。2、相干波條件(二)波的干涉現(xiàn)象1、干涉現(xiàn)象——兩列波相遇區(qū)域內(nèi)振動(dòng)在空間上出1)頻率相38駐波的現(xiàn)象1、一列波在向前傳播的途中遇到障礙物或兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射，如果反射波和原來(lái)向前傳播的波相互疊加。（1）波節(jié)：弦線上有些始終靜止不動(dòng)的點(diǎn)叫做波節(jié)。（2）波腹：在波節(jié)和波節(jié)之間的那段弦線上，各質(zhì)點(diǎn)以相同的頻率，相同的步調(diào)振動(dòng)，但振幅不同，振幅最大的那些點(diǎn)叫波腹。（3）駐波：波形雖然隨時(shí)間而改變，但是不向任何方向移動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做駐波。2.駐波的產(chǎn)生：兩列沿相反方向傳播的振幅相同，頻率相同的波疊加時(shí)，形成駐波。

3.駐波是一種特殊的干涉現(xiàn)象。4、駐波是個(gè)重要的概念，室內(nèi)聲學(xué)中將利用它討論房間聲共振問(wèn)題。駐波的現(xiàn)象393.1.7.2混響和混響時(shí)間計(jì)算混響:是指聲源停止發(fā)聲后，在聲場(chǎng)中還存在著來(lái)自各個(gè)界面的遲到的反射聲形成的聲音的“殘留”現(xiàn)象。這種殘留現(xiàn)象的長(zhǎng)短以混響時(shí)間來(lái)表示?；祉懯窃诼曉赐Ｖ拱l(fā)聲后，聲音由于多次反射或散射而延續(xù)的現(xiàn)象；或者聲源停止發(fā)聲后，由于多次反射或散射而延續(xù)的聲音。兩個(gè)相繼到達(dá)的聲音時(shí)差超過(guò)50ms時(shí)（相當(dāng)于直達(dá)聲與反射聲之間的聲程差大于17m），人耳能分辯出來(lái)自不同方向的兩個(gè)獨(dú)立的聲音，這時(shí)有可能出現(xiàn)回聲。

3.1.7.2混響和混響時(shí)間計(jì)算40室內(nèi)聲音的增長(zhǎng)、穩(wěn)態(tài)和衰減

室內(nèi)聲音的增長(zhǎng)、穩(wěn)態(tài)和衰減413.1.7.2混響時(shí)間

混響：聲源停止發(fā)聲后，聲音由于房間界面的多次反射或散射而逐漸衰減的現(xiàn)象。聲音的增長(zhǎng)、穩(wěn)態(tài)、衰減

聲壓級(jí)

時(shí)間（s）

衰減

穩(wěn)態(tài)

增長(zhǎng)60dB混響時(shí)間（s）混響時(shí)間：當(dāng)室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲音衰減60dB所經(jīng)歷的時(shí)間叫混響時(shí)間，符號(hào)：T60，單位：s。3.1.7.2混響時(shí)間聲壓級(jí)時(shí)間（s）衰減穩(wěn)態(tài)增42（一）

賽賓（Sabine）混響時(shí)間計(jì)算公式

T60=————

(s)(α

<0.2)

式中V——房間容積，m3；

A——室內(nèi)總吸聲量，A=S?α

；

m2

S——室內(nèi)總表面積，m2；

α——室內(nèi)平均吸聲系數(shù)。

α1S1+α2S2+···+αnSn

α=———————————S1+S2+···+Sn

式中α

1，α

2

···αn

——不同材料的吸聲系數(shù)；S1，S2

···Sn——室內(nèi)不同材料的表面積，m2。

賽賓（Sabine）混響時(shí)間計(jì)算公式只適用于室內(nèi)平均吸聲系數(shù)較?。é?/p>

<0.2）的房間的混響時(shí)間計(jì)算，否則計(jì)算誤差較大。

A0.161V

A0.161V43第一座按照賽賓的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的建筑物是1900年10月15日落成的波士頓音樂(lè)廳。此音樂(lè)廳被證明是一項(xiàng)巨大的成功。

塞賓公式是建立在室內(nèi)聲場(chǎng)擴(kuò)散的基礎(chǔ)上，該式的運(yùn)用有一定限制。例如一個(gè)尺寸為6×5×4m（高）的房間，如果各個(gè)表面對(duì)入射的聲能完吸收（即A=∑sα

=0），是一個(gè)“沉寂”的房間（即消聲室）。把上述數(shù)據(jù)代入塞賓公式，得到混響時(shí)間為0.13s而不是0值。建筑聲學(xué)1課件44為了有一定程度的擴(kuò)散，房間在聲學(xué)上必須是“活躍”的，即其表面要有相當(dāng)?shù)姆瓷渎?。如果房間表面的平均吸聲系數(shù)達(dá)到0.2或稍少一點(diǎn),一般認(rèn)為這種房間是“活躍”的。換句話說(shuō)，塞賓公式限用于平均吸聲系數(shù)α≤0.2的房間。如果房間表面都是很好的反射面（即α=0），正如所預(yù)計(jì)的，依塞賓式計(jì)算的混響時(shí)間是無(wú)限長(zhǎng)。為了有一定程度的擴(kuò)散，房間在聲學(xué)上必須是“活躍”的，即其表面45一般的講演廳、會(huì)堂等可以認(rèn)為是“活躍”的或接近于“活躍”的房間，運(yùn)用塞賓公式計(jì)算有效的。對(duì)于不“活躍”的房間或吸聲材料分布很不均勻的房間以及相對(duì)“沉寂”的房間的混響計(jì)算，可用作了某些修正的下述伊林(Eyring)公式

：式中:S1、S2、S3、….Sn——室內(nèi)界面不同材料的表面（m2）；

α1、α２、α３…αn——不同材料的吸聲系數(shù)。

一般的講演廳、會(huì)堂等可以認(rèn)為是“活躍”的或接近于“活躍”的房46（二）

伊林－努特生（Eyring-Knudsen）混響時(shí)間計(jì)算公式（用于工程計(jì)算）

0.161VT60=———————————(s)

–S?ln（1–α）+4mV式中V——房間容積，m3；

A——室內(nèi)總吸聲量，A=S?α；

m2

S——室內(nèi)總表面積，m2；

α——室內(nèi)平均吸聲系數(shù)。式中4m——空氣吸收系數(shù)：空氣中的水蒸汽、灰塵的分子對(duì)波長(zhǎng)較小，一般指1000Hz以上的高頻聲音的吸收作用。（二）伊林－努特生（Eyring-Knudsen）混響47

室內(nèi)平均吸聲系數(shù)α

的求法S2S1

α=—————————————坐席占地面積S(S–S1)α+N1×α1+N2×α2S1——坐席占地面積N1——滿坐席位數(shù)N2——空坐席位數(shù)S——室內(nèi)總表面積α1——一個(gè)滿坐席位的吸聲量α2——一個(gè)空坐席位的吸聲量α

——除坐席占地外的室內(nèi)其他表面的平均吸聲系數(shù)室內(nèi)平均吸聲系數(shù)α的求法S2S1坐席占地面積S48對(duì)于在聲場(chǎng)中的人（如觀眾）和物（如座椅）、或空間吸聲體，其面積很難確定，表征它們的吸聲特性，有時(shí)不用吸聲系數(shù)，而直接用單個(gè)人或物的吸聲量。當(dāng)房間中有若干個(gè)人或物時(shí)，他（它）們的吸聲量是用數(shù)量乘個(gè)體吸聲量，然后再把結(jié)構(gòu)納入房間總的吸聲量中。對(duì)于在聲場(chǎng)中的人（如觀眾）和物（如座椅）、或空間吸聲體，其面49混向時(shí)間T60;或記為RT（ReverberationTime），是第一個(gè)也是最重要的音質(zhì)評(píng)價(jià)物理指標(biāo)?；祉憰r(shí)間與音質(zhì)的豐滿度和清晰度有關(guān)。一般而言，混響時(shí)間長(zhǎng)則豐滿度增加，而清晰度下降。這是因?yàn)榛祉憰r(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于聆聽(tīng)演奏而言，則音的起奏和自然衰變都可能淹沒(méi)在混響聲中而顯得模糊不清。對(duì)于語(yǔ)言聲也有類似的情況。過(guò)長(zhǎng)的混響時(shí)間，使語(yǔ)言聽(tīng)聞模糊不清。但是若混響時(shí)間過(guò)短，則表明廳堂各界面的反射聲過(guò)弱，聲吸收過(guò)大，就會(huì)影響音質(zhì)的豐滿度。

混向時(shí)間T60;或記為RT（ReverberationTi50一般而言，對(duì)于以語(yǔ)言聽(tīng)聞為主的廳堂，如教室、演講廳、話劇院等，不希望混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以1s左右為宜；而對(duì)于以聽(tīng)音樂(lè)為主的廳堂，如音樂(lè)廳等，則希望混響時(shí)間較長(zhǎng)些。對(duì)于語(yǔ)言聽(tīng)聞與音樂(lè)并重的廳堂，如歌劇院，多功能廳的混響時(shí)間，可取折衷值，為1.3—1.5s?？傊?，必須針對(duì)具體廳堂的主要用途選擇最佳混響時(shí)間，以達(dá)到豐滿度和清晰度適當(dāng)平衡。

一般而言，對(duì)于以語(yǔ)言聽(tīng)聞為主的廳堂，如教室、演講廳、話劇院等51混響時(shí)間計(jì)算的不確定性室內(nèi)條件與原公式假設(shè)條件（一、聲場(chǎng)是均勻的；二、聲場(chǎng)是完全擴(kuò)散的）并不完全一致。

1）室內(nèi)吸聲分布不均勻；

2）室內(nèi)形狀，高寬比例過(guò)大，造成聲