建筑物理总结.docx
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1、精品名师归纳总结第 10 章 建筑声学基本学问1. 声音的基本性质声波的绕射当声波在传播途径中遇到障板时,不再是直线传播, 而是绕到障板的背后转变原先的传播方向,在它的背后连续传播的现象。声波的反射当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的障板时,声波将被反射。声波的散射 (衍射)当声波传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时,将不会形成定向反射,而是声能散播在空间中, 这种现象称为散射,或衍射。声波的折射像光通过棱镜会弯曲,介质条件发生某些转变时,虽不足以引起反射,但声速发生了变化,声波传播方向会转变。这种由声速引起的声传播方向转变称之为折射。白天向下弯曲夜晚向上弯曲顺风向下弯
2、曲逆风向上弯曲声波的透射与吸取当声波入射到建筑构件(如顶棚,墙)时,声能的一部分被反射,一部分透过构件,仍有一部分由于构件的振动或声音在其内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗(吸取)。依据能量守恒定理:E0EEEE0 单位时间入射到建筑构件上总声能。E 构件反射的声能。E 构件吸取的声能。E 透过构件的声能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结透射系数E / E0 。反射系数E / E0 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结实际构件的吸取只是E ,但从入射波和反射波所在空间考虑问题,经常定义吸声系数为:11EEE可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 波的干
3、涉和驻波E0E0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 波的干涉 :当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时,在波重叠的区域内某些点处,振动始终彼此加强、而在另一些位置,振动始终相互减弱或抵消的现象。2. 驻波 :两列同频率的波在同始终线上相向传播时,可形成驻波。2. 声音的计量声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能。符号W 。单位:瓦( W)或微瓦( W)。声强可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定义 1:是指在单位时间内,改点处垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。定义 2:在声波传播过程中单位面积波阵面上通过的声功率。2符号: I ,单位:
4、W/mIdW dS意义:声强描述了声能在空间的分布。衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。-1222可听声强范畴 10W/m 1 W/m 1在无反射声波的自由场中,点声源发出的球面波,匀称向四周辐射声能,因此,距离声源中心为r 的球面上的声强为:IW4r 22. 对于平面波:声线相互平行,同一束声能通过与声源距离不同的表面时, 声能没有集合或离散,即与距离无关,所以声强不变。声压1. 定义:是指介质中有声波传播时,介质中的压强相对于无声波时介质静压强的转变量,是一个标量,用P 表示。2. 单位: Pa 帕斯卡 ,就是压强的单位,即N m2。3. 任一点的声压都是随时间而不断变化的,每一瞬时的声
5、压称瞬时声压, 某段时间内瞬时声压的均方根值称为有效声压。如未说明,通常所指的声压即为有效声压。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4. 对于简谐波,有效声压等于瞬时声压的最大值除以2 ,即: PPmax。2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5. 声压与声强关系:在自由声场中,某处的声强与该处声压的平方成正比而与介质密度与声速的乘积成反比:P2I0c23可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结声能密度P 有效声压, N m。0 空气密度 Kgm。c 空气中的声速, ms。0c 空气的介质特性阻抗。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 定义:声强
6、为 I 的平面波,在单位面积上每秒传播的距离为c ,就在这一空间声能密度D 为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结DI(W.s/m33c或 J/m )可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 声能密度只能描述单位体积内声能的强度,与声波的传播方向无关, 应用于反射声来自各个方向的室内声场时,最为便利。3. 声压级、声强级、声功率及其叠加声压级06以 10 倍为一级划分,从闻阈到痛阈可化为10 10 七个等级。 20 倍之P可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Lp20 lgP02(dB)-52可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P 某点声压, N
7、/m 。声强级P0 参考声压,取 2 10N/m为参考值。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结以 10-12W/m2 为参考值。( 10 倍之)LII10 lgI 0( dB)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结声功率级将声功率以“级”表示,便是声功率级,单位也是分贝。-12W0 参考声功率, 10W。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结WLW10 lgW0留意:要特殊指出的是声强级、 声压级、声功率级和声强、 声压、声功率是不同的概念, 以分贝为单位的各种 “级” 只有相对比值的意义,其数值大小与所规定的基准值有关。声级的叠加当几个不同的声源同时作用与某一
8、点时,如不考虑干涉效应,该点的总声能密度是各个声能密度的代数和。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2EE1E2En( W/m)它们的总声压(有效声压)为各声压的均方根值,即:2PP 2P 2P2()可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12n声压叠加时,不能进行简洁的算术相加,而要求依据对数运算规律进行。N/m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PP 2P 2.P 2pL20lg20lg11nP0P0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Lp120lg10 20 2Lp210 20 2Lp310 20 2Lpn.10 20 2可编辑资料 - - -
9、 欢迎下载精品名师归纳总结10lg100.1Lp1100.1Lp2100.1 Lp3. 100.1Lpn 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结响度,响度级假如某一声音与已选定的1000Hz 的纯音听起来同样响, 这个 1000Hz纯音的声压级值就定义为待测声音的 “响度级”。响度级的单位为方(Phon)。声音的频谱声音往往包含多个频率,全部频率的集合成为频谱。种类:线状谱:如干纯音组成(乐音) 。连续谱:由全部频率的声音组成。如机器设备发出的噪声,一般不能用离散的简谐重量表示频程: 通常频带划分方式通常不是在线性标度的频率轴上等距离划分频带,而是以各频带的频程数n 来划分。可编辑资
10、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结声源的指向性n10log 2f2 f 1即 f22 nf 1f 2 上界频率。f1 下界频率。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 当声源的尺度比波长小的多时,可以看做物方向性的“点声源”,在距离声源中心等距离处的声压级相等。2 当声源的尺度与波长相差不多或更大时,它就不是点声源,可看成由很多点声源组成,叠加后各方向的辐射就不一样,因而具有指向性,在距离声源中心等距离的不同方向的空间位置处的声压级不相等。3 声源尺寸比波长大的越多,指向性就越强。4. 人耳听觉特性最高和最低的可听频率极限: 2020000Hz最小与最大的可听声压级极限:0-
11、120dB 。声压级在 120dB 左右,人就会感到不舒适。 130dB 耳朵内将由痒痒的感觉。140dB 耳朵疼痛。 连续上升将造成而出血, 损坏听觉机构。最小可辨域(差域) :可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在频率为 50-10000Hz 之间的任何纯音,在声压级超过可听域50dB 时,人耳大约可以辨论出1dB 声压级变化。在抱负的隔音室中,用耳机供应声音时,中频范畴内,人耳能觉察到0.3dB 的声压级变化。哈斯效应哈斯效应反应了人耳听觉特性的两个方面: 1.听觉暂留, 2. 声像定位。声觉暂留 :人对声音的感觉在声音消逝后会暂留一小段时间。声像定位: 判定声源位置主要是依
12、据“第一次到达”的声音。哈斯效应: 直达声到达后 50ms以内到达的反射声会加强直达声。直达声到达后 50ms 后到达的“强”反射声会产生“回声”。掩蔽效应人耳对一个声音的听觉灵敏度由于另一个声音的存在而降低的现象。频率相近的纯音掩蔽成效显著。掩蔽音的声压级越高,掩蔽量越大,掩蔽的频率范畴越宽。低频音对高频音掩蔽作用大,高频音对低频音掩蔽作用小。双耳听闻效应(听觉定位)人耳的一个重要特性就是能够判定声源的方向和远近。双耳定位才能有助于人们在存在背景噪声的情形下倾听所留意的声音。由于人耳位于头部两侧,约距20cm,声音到达双耳有微小的 时间差 ,强度差 和相位差 ,使人能辨别声音的方向,确定声源
13、的位置。频率 1400Hz强度差起主要作用。频率 1400Hz时,时间差起主要作用。人耳对水平方向方位的辨别才能强于垂直方向。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 11 章 室内声学原理1. 室内声场室内声场的特点距声源有肯定距离的接收点上,声能密度比在自由声场中要大,常不随距离的平方衰减。声源在停止发声以后,在肯定的时间里,声场中仍存在来自各个界面的迟到的反射声,产生所谓“混响现象”。此外,由于房间的共振,引起室内声音某些频率的加强或减弱,由于室的外形和内装修材料的布置,形成回声,跳动回声及其他各种特异现象,产生一系列复杂问题。几何声学: 忽视声音的波动性质,以几何学方法分析声
14、音能量的传播、反射、扩散的叫“几何声学”。“波动声学”(物理声学) :着眼于声音波动性的分析方法。优点: 波动声学的方法只能解决体型简洁、频率较低的较为单纯的室内声场情形的分析。而几何声学就可以分析界面外形和性质复杂多变的室内声场空间。扩散声场的假定假定声源在连续发生时声场时完全扩散的。所谓扩散,包含两层含义:声能密度在室内分布匀称,即在室内任一点上,其声能密度都相等。在室内任一点上,来在各个方向的声能强度都相同。基于上述假定,室内内表面上不论吸声材料位于何处,成效都不会转变。同样,声源与接收点无论在室内什么位置,室内各点的声能密度也不会转变。因此,在扩散声场中,在室内任一表面的单位面积上,每
15、秒钟入射的声能为:c2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结室内声音的增长、稳态和衰减室内声场声能变化方程:ID( W/m)4dDcDAVW可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 增长公式:dt4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4WD1cAcAte 4V 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 稳态公式:D4W0.cA3. 衰减公式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结DD0ecA t 4V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 混响和混响时间运算公式声源在停止发声以后,在肯定的时间里,声场中仍存在来自各个界面的迟
16、到的反射声,产生所谓“混响现象”。混响时间: 声能密度衰减 60dB 所需的时间。其为评判室内声音特性的参数.赛宾的混响时间运算公式VVT60K0.161AAASii适用范畴: 室内总吸声量较小、混响时间较长情形。依林的混响时间运算公式依林理论认为: 反射声能不像赛宾公式所假定的那样连续衰减。而是声波与界面每碰撞一次就衰减一次,衰减曲线呈台阶形。 即考虑界面吸取不是连续的,反射声能密度呈阶梯形衰变。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KVTS ln10.161VS ln1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结分析: 室内表面平均吸声系数较小(0.2 )时,赛宾公式和依琳公
17、式可以得到相近结果。室内表面平均吸声系数较大(0.2 )时,只能用依琳公式较为精确运算室内混响时间。依林 - 努特生公式对频率较高的声音,在传播过程中,空气的吸取作用不能忽视,而空气的吸取与空气的温度和湿度有很大的关系。T0.161VS ln14mV其中, 4m空气吸取系数。3. 室内声压级运算与混响半径室内声压级运算当室内一点声源发声,且假定声场充分扩散时,就利用以下稳态声压级公式运算离开声源不同距离处的声压级,即:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结LpLw10lg QQ44 r 2R4( dB)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结或者:Lp10lg W10lg21
18、20( dB)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 rRLw 声源的声功率级, dB。W 声源的声功率, W。r 离开声源的距离, m。Q 声源指向性因数。RS房间常数。1Q (声源 指向性因数 )与声源的方向性和位置有关(如右图):可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结混响半径室内声能密度由两部分构成:第一部分为直达声,相当于4Q4r 2表述部分。其次部分为扩散声,或称混响声(包括第可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一次及以后的反射声) ,即表述部分。R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当直达声项与混响声项相等时,接收点距离声源的距离Q42
19、4r0Rr0 称之为“混响半径” ,或称“临界半径” 。或: r00.14 QR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 房间常数越大,就室内吸声量越大,混响半径就越长。R 越小,就正好相反,混响半径就越短。 对于听着而言,要提高清楚度,就要求直达声较强,因此常采纳指向性因数Q 较大( 10 左右,有时更大)的电声扬声器。4. 房间共振和共振频率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结矩形房间的共振c2nx2ny2LxLy nz 2Lzfn x , n y ,n z可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结简并:在某些振动方式的共振频率相同时,就会显现共振频率重叠现象,或
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