第2章-室内声学.ppt

第二章第二章 室内声学原理室内声学原理1精选2.1 声音在室外与室内的传播2精选2.1.1 声波在室外空旷地带的传播规律随与声源距离的增加，声能发生衰减。对于点声源，有：距离增加一倍，声压级减少6dB。对于存在地面反射的情况，有：3精选2.1.2声波在室内封闭空间的传播与室外情况很不同。形成“复杂声场”。1、距声源同样的距离，室内比室外响些。2、室内声源停止发声后，声音不会马上消失，会有一个交混回响的过程，一般时间较短。夸张：“绕梁三日，不绝于耳”3、当房间较大，而且表面形状变化复杂，会形成回声和声场分布不均，有时出现声聚焦、驻波等。以上现象源于：封闭空间内各个界面使声波被反射或散射。4精选2.1.3 建筑声学 在室内声学中，可以用几何声学、统计声学和波动声学的理论加以分析。但对于建筑师来讲，可以少些关心复杂的理论分析和数学推导，重要的是在于弄清楚一些声学基本原理，掌握一些必要的解决实际问题的方法和计算公式，特别是弄清楚物理意义。5精选2.2 声波在室内的反射与几何声学6精选2.2.1 反射界面的平均吸声系数混响室界面全反射，声能在声音停止后，无限时间存在。普通厅堂房间等界面部分反射，声能在声音停止后，经过多次反射吸收，能量逐渐下降。消声室界面全吸收，声能在声音停止后，完全没有任何反射吸收，在接触界面后，声能立即消失。7精选2.2.2 声音在房间内的反射8精选2.2.3 室内声音反射的几种情况 室内声学中，常利用几何作图的方法，主要研究一次或二次反射声分布情况。9精选在使用几何声学方法时应注意两个条件：1）只考虑能量关系。2）声波所遇到的反射界面、障碍物尺寸应比声音的波长大得多。10精选2.2.4 室内声音的增长、稳态和衰减 从能量的角度，我们考虑在室内声源开始发声、持续发生、停止等情况下声音形成和消失的过程。11精选2.3 混响时间 Reverberation Time(RT)12精选2.3.1 什么是混响时间？什么是混响时间？室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室内室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室内声压级将按线性规律衰减。衰减声压级将按线性规律衰减。衰减60dB所经历的时间叫所经历的时间叫混响时间混响时间T60，单位，单位S。13精选实际的混响衰减曲线。由于衰减量程及本底噪声的干扰，造成很难在60dB内都有良好的衰减曲线，因此有时取T30或T20 代替T60。14精选2.3.2 赛宾(Sabine)公式 赛宾是美国物理学家，他发现混响时间近似与房间体积成正比，与房间总吸声量成反比，并提出了混响时间经验计算公式赛宾公式。公式适用于：15精选2.3.3 伊林（Eyring)公式4m:空气吸收系数，空气吸收=4mV当频率取=2KHz时，一般地，4m与湿度温度有关，通常取相对湿度60%,温度20oC时，4m为2KHz0.009 4KHz 0.022计算RT时，一般取125、250、500、1K、2K、4K六个倍频程中心频率16精选2.3.4 混响时间计算的不确定性室内条件与原公式假设条件并不完全一致。1）室内吸声分布不均匀 2）室内形状，高宽比例过大 造成声场分布不均匀，扩散不完全计算用材料吸声系数与实际情况有误差一般误差在10%15%计算RT的意义：1）“控制性”地指导材料的选择与布置。2）预测建筑室内的声学效果3）分析现有的音质问题17精选2.4 室内稳态声压级计算18精选当室内声源声功率一定时，稳态时，在室内距离为r的某点声压级可以预计，室内稳态声压级的计算公式为：公式前提：1）点声源2）连续发声3）声场分布均匀混响半径：混响声能密度=直达声能密度=混响半径指向性因数：QQ=1,2,4,819精选作业一、某长方形教室，长宽高分别为10米、6米、4米，已知装修情况为：吸声系数 a 500Hz 2000Hz墙：抹灰实心砖墙 0.02 0.03地面:实心木地板 0.03 0.03天花：矿棉吸音板 0.17 0.10求房间的混响时间T60 (500Hz,2kHz)已知风机孔处声功率W=500W(1w=10-6W)试计算稳态声压级计算并计算距声源5m处的声压级。二、某一剧场，大厅体积为6000 m3，共1200座，500Hz的空场混响时间为1.2秒，满场为0.9秒，求观众在500Hz的人均吸声量。20精选