建筑外环境、声环境.ppt
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1、第七章第七章 建筑声环境建筑声环境本章内容本章内容B 建筑声环境的基本知识建筑声环境的基本知识建筑声环境的基本知识建筑声环境的基本知识B 人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价B 声音传播与衰减的原理声音传播与衰减的原理声音传播与衰减的原理声音传播与衰减的原理B 材料与结构的声学性能材料与结构的声学性能材料与结构的声学性能材料与结构的声学性能B 噪声的控制与治理方法噪声的控制与治理方法噪声的控制与治理方法噪声的控制与治理方法2声环境控制的意义声环境控制的意义B 创造良好的满足要求的声环境创造良好的满足要求
2、的声环境J 保证居住者的健康保证居住者的健康J 提高劳动生产率提高劳动生产率J 保证工艺过程要求保证工艺过程要求 录音棚、演播室录音棚、演播室录音棚、演播室录音棚、演播室 高保真音乐厅高保真音乐厅高保真音乐厅高保真音乐厅3第一节第一节建筑声环境的基本知识建筑声环境的基本知识声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量声音是什么?声音是什么?BB 声波:声源振动引起弹性声波:声源振动引起弹性声波:声源振动引起弹性声波:声源振动引起弹性媒质的压力变化,并在弹媒质的压力变化,并在弹媒质的压力变化,并在弹媒质的压力变化,并在弹性媒质中
3、传播的机械波性媒质中传播的机械波性媒质中传播的机械波性媒质中传播的机械波BB 声源:振动的固体、液体、声源:振动的固体、液体、声源:振动的固体、液体、声源:振动的固体、液体、气体气体气体气体BB 声压:空气压强的变化量,声压:空气压强的变化量,声压:空气压强的变化量,声压:空气压强的变化量,10101010-5-5-5-510 Pa10 Pa10 Pa10 Pa量级量级量级量级BB 特性:波长特性:波长特性:波长特性:波长 、频率、频率、频率、频率 f f f f、声声声声速速速速 c c c c波长波长波长波长 7-1.17-1.1声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的
4、基本物理性质5声音的传播速度声音的传播速度B 声速与媒质的弹性、密度和温度有关声速与媒质的弹性、密度和温度有关声速与媒质的弹性、密度和温度有关声速与媒质的弹性、密度和温度有关B 空气中的声速:理想气体中空气中的声速:理想气体中空气中的声速:理想气体中空气中的声速:理想气体中JJ k k k k 绝热指数,绝热指数,绝热指数,绝热指数,R R R R 气体常数,气体常数,气体常数,气体常数,T T T T 绝对温度。绝对温度。绝对温度。绝对温度。JJ 空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境空气中声速是温度的单值函数。在建
5、筑环境领域中变化范围很小,近似:领域中变化范围很小,近似:领域中变化范围很小,近似:领域中变化范围很小,近似:340 m/s 340 m/s 340 m/s 340 m/s B 固液体中的声速固液体中的声速固液体中的声速固液体中的声速JJ 钢钢钢钢 5000 m/s5000 m/s5000 m/s5000 m/sJJ 松木松木松木松木 3320 m/s3320 m/s3320 m/s3320 m/sJJ 水水水水 1450 m/s1450 m/s1450 m/s1450 m/sJJ 软木软木软木软木 500 m/s500 m/s500 m/s500 m/s7-1.17-1.1声波的基本物理性质
6、声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质6声音的频带声音的频带B 人耳人耳人耳人耳可以听见范围为可以听见范围为可以听见范围为可以听见范围为 20 20000Hz20 20000Hz20 20000Hz20 20000HzB 人耳听不见的范围人耳听不见的范围人耳听不见的范围人耳听不见的范围JJ 20 Hz 20 Hz 20 Hz 20 Hz 以下:次声以下:次声以下:次声以下:次声JJ 20000 Hz 20000 Hz 20000 Hz 20000 Hz 以上:超声以上:超声以上:超声以上:超声 高频声高频声高频声高频声低频声低频声低频声低频声中频声中频声中频声中频声31.25
7、Hz频率频率7-1.17-1.1声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质7声音的频带声音的频带BB 简谐音(纯音)简谐音(纯音)简谐音(纯音)简谐音(纯音)JJ 声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音JJ 只需要频率只需要频率只需要频率只需要频率f f f f 和声压幅值和声压幅值和声压幅值和声压幅值P P P Pmmmm就可以描述就可以描述就可以描述就可以描述BB 复音复音复音复音JJ 周期性信号,含有基频和谐频,谐频是基频的整周期性信号,含有基频
8、和谐频,谐频是基频的整周期性信号,含有基频和谐频,谐频是基频的整周期性信号,含有基频和谐频,谐频是基频的整倍数倍数倍数倍数JJ其频谱图可以表示为在基频其频谱图可以表示为在基频其频谱图可以表示为在基频其频谱图可以表示为在基频f f f f0 0 0 0和和和和2 2 2 2f f f f0 0 0 0、3 3 3 3f f f f0 0 0 0、nfnfnfnf0 0 0 0 处的一系列高矮不等的竖直线处的一系列高矮不等的竖直线处的一系列高矮不等的竖直线处的一系列高矮不等的竖直线线状谱线状谱线状谱线状谱(离散离散离散离散谱谱谱谱)BB普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频
9、谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱7-1.17-1.1声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质8乐声的线状谱乐声的线状谱B音调的高低取决于基频,而音色取决于谐频音调的高低取决于基频,而音色取决于谐频音调的高低取决于基频,而音色取决于谐频音调的高低取决于基频,而音色取决于谐频分量的构成分量的构成分量的构成分量的构成7-1.17-1.1声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质基频基频基频基频谐频谐频谐频谐频880,1320,1760,2200,880,1320,1760,2200,2640,3080,35202640,3080
10、,35209普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱7-1.17-1.1声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质10声音的频带声音的频带B 频程频程频程频程J把声频范围划分成几个频段,称作频程把声频范围划分成几个频段,称作频程把声频范围划分成几个频段,称作频程把声频范围划分成几个频段,称作频程或频带或频带或频带或频带B 倍频程倍频程倍频程倍频程J两个频率之比为两个频率之比为两个频率之比为两个频率之比为2:12:12:12:1的频程。一般用倍频的频程。一般用倍频的频程。一般用倍频的频程。一般用倍频程划分频带,中心频率分别为:程划分频带,中心频率分别为:
11、程划分频带,中心频率分别为:程划分频带,中心频率分别为:31.3(31.25)31.3(31.25)31.3(31.25)31.3(31.25)、63(62.5)63(62.5)63(62.5)63(62.5)、125125125125、250250250250、500500500500、1000100010001000、2000200020002000、4000 4000 4000 4000、8000 Hz8000 Hz8000 Hz8000 Hz。7-1.17-1.1声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质11声音的计量声音的计量B 声声声声功率功率功率功率
12、WWWW:声源在单位时间内对外辐射的声声源在单位时间内对外辐射的声声源在单位时间内对外辐射的声声源在单位时间内对外辐射的声能,即在全部可听范围所辐射的功率,单位能,即在全部可听范围所辐射的功率,单位能,即在全部可听范围所辐射的功率,单位能,即在全部可听范围所辐射的功率,单位WWWW。也可特指在某个有限频率范围所辐射的也可特指在某个有限频率范围所辐射的也可特指在某个有限频率范围所辐射的也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率,亦称频带声功率。功率,亦称频带声功率。功率,亦称频带声功率。功率,亦称频带声功率。B 声强声强声强声强 I I I I:单位时间内通过垂直于传播方向上单位时间内通过垂直于传播
13、方向上单位时间内通过垂直于传播方向上单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的平均声功率,单位面积的平均声功率,单位面积的平均声功率,单位面积的平均声功率,W/mW/mW/mW/m2 2 2 2。B 声压声压声压声压 p p p p:声波的压强与媒质的静压之差,声波的压强与媒质的静压之差,声波的压强与媒质的静压之差,声波的压强与媒质的静压之差,Pa Pa Pa Pa 媒质的密度媒质的密度媒质的密度媒质的密度7-1.2 7-1.2 声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量12听觉范围听觉范围量级差非常大量级差非常大BB 可闻阈可闻阈可闻阈可闻阈(听阈听阈听阈听阈)人耳刚能感受的声音人耳刚能感受的声
14、音人耳刚能感受的声音人耳刚能感受的声音p p p p0 0 0 0=210=210=210=210-5-5-5-5 PaPaPaPaI I I I0 0 0 0=110=110=110=110-12-12-12-12 W/mW/mW/mW/m2 2 2 2BB 疼痛阈疼痛阈疼痛阈疼痛阈 闻之闻之闻之闻之人耳则人耳则人耳则人耳则痛痛痛痛,p p p p=200 Pa=200 Pa=200 Pa=200 Pa,I I I I=100 W/m=100 W/m=100 W/m=100 W/m2 2 2 27-1.2 7-1.2 声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量BB 烦恼阈烦恼阈烦恼阈烦恼阈 闻
15、之烦恼不安闻之烦恼不安闻之烦恼不安闻之烦恼不安p p p p0 0 0 0=20=20=20=20 PaPaPaPa,I I I I0 0 0 0=1W/m=1W/m=1W/m=1W/m2 2 2 213声音的度量声音的度量B 分贝标度和声级分贝标度和声级L L,单位单位dBdBJ 设立的必要性设立的必要性 数据范围太大,如数据范围太大,如数据范围太大,如数据范围太大,如 2102102102105 5 5 5Pa 20PaPa 20PaPa 20PaPa 20Pa 人的人的人的人的听觉响应与声强、声压呈对数关系听觉响应与声强、声压呈对数关系听觉响应与声强、声压呈对数关系听觉响应与声强、声压呈
16、对数关系J 声强级声强级J 声压级声压级J 声功率级声功率级可闻阈值可闻阈值可闻阈值可闻阈值110110-12-12WW7-1.2 7-1.2 声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量14声源的扩散和叠加特性声源的扩散和叠加特性B 点点点点声源的声功率和声声源的声功率和声声源的声功率和声声源的声功率和声强:声音球面扩散强:声音球面扩散强:声音球面扩散强:声音球面扩散B 声强可以直接叠加,声强可以直接叠加,声强可以直接叠加,声强可以直接叠加,故有故有故有故有:B 总声压是各声压的均总声压是各声压的均总声压是各声压的均总声压是各声压的均方根方根方根方根:r rWW7-1.2 7-1.2 声音的计量
17、声音的计量声音的计量声音的计量球面波球面波球面波球面波平面波平面波平面波平面波 15声源声级叠加:非线性!声源声级叠加:非线性!B 两个声源叠加两个声源叠加两个声源叠加两个声源叠加(I I I I、P P P P、W W W W 声级同理声级同理声级同理声级同理):B n n n n 个相同声源个相同声源个相同声源个相同声源L L L L1 1 1 1叠加:叠加:叠加:叠加:B 两个相同声源叠加,声两个相同声源叠加,声两个相同声源叠加,声两个相同声源叠加,声级增加了级增加了级增加了级增加了 10 lg2=3 dB 10 lg2=3 dB 10 lg2=3 dB 10 lg2=3 dB L=3
18、dBL=3 dB7-1.2 7-1.2 声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量16两个不同声源叠加,差别超过两个不同声源叠加,差别超过1015 dB1015 dB,可以忽略。可以忽略。增加的声级数增加的声级数声源声级差声源声级差7-1.2 7-1.2 声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量17声源的指向性声源的指向性BB在距声源中心等距离的不同在距声源中心等距离的不同在距声源中心等距离的不同在距声源中心等距离的不同方向的空间位置处的声压方向的空间位置处的声压方向的空间位置处的声压方向的空间位置处的声压级不相等级不相等级不相等级不相等BB指向性指数指向性指数指向性指数指向性指数DIDIDID
19、I在离声源在离声源在离声源在离声源相同距离相同距离相同距离相同距离r r r r 处,某个方向的处,某个方向的处,某个方向的处,某个方向的实际声压级实际声压级实际声压级实际声压级L L L Lp p p p(r r r r,),),),)与参与参与参与参考声压级考声压级考声压级考声压级L L L Lp0p0p0p0(r r r r)之差之差之差之差BB 指向性因数指向性因数指向性因数指向性因数Q Q Q Q 实际声实际声实际声实际声强强强强I I I I(r r r r,),),),)与参考声强与参考声强与参考声强与参考声强I I I I0 0 0 0(r r r r)的比值。的比值。的比值。
20、的比值。BBQQQQ与指向性指数与指向性指数与指向性指数与指向性指数DIDIDIDI的关系:的关系:的关系:的关系:DI=10 DI=10 DI=10 DI=10 lg lglg lg QQQQ 参考声压参考声压参考声压参考声压L L L Lp0p0p0p0(r r r r)参考声强参考声强参考声强参考声强I I I I0 0 0 0(r r r r)无方向性的点声源形成的声压场无方向性的点声源形成的声压场无方向性的点声源形成的声压场无方向性的点声源形成的声压场7-1.3 7-1.3 声源的指向性声源的指向性声源的指向性声源的指向性18S0为声源面积,为声源面积,f 为频率,为频率,IIV是声
21、源的是声源的4种位置种位置7-1.3 7-1.3 声源的指向性声源的指向性声源的指向性声源的指向性声源的指向性因数声源的指向性因数QQB 声源尺寸比波长声源尺寸比波长声源尺寸比波长声源尺寸比波长大得越多,指向大得越多,指向大得越多,指向大得越多,指向性就越强性就越强性就越强性就越强 B 指向性与边界对指向性与边界对指向性与边界对指向性与边界对声波自由扩散的声波自由扩散的声波自由扩散的声波自由扩散的阻碍有关阻碍有关阻碍有关阻碍有关 B 处于喇叭状角落,处于喇叭状角落,处于喇叭状角落,处于喇叭状角落,指向性最强指向性最强指向性最强指向性最强19第二节第二节人体对声环境的反应人体对声环境的反应原理与
22、噪声评价原理与噪声评价1.1.人的主观听觉特性人的主观听觉特性人的主观听觉特性人的主观听觉特性2.2.噪声的评价噪声的评价噪声的评价噪声的评价3.3.噪声的标准噪声的标准噪声的标准噪声的标准人的主观听觉特性人的主观听觉特性B 什么是噪声?什么是噪声?什么是噪声?什么是噪声?人们不愿意听到的任何声音人们不愿意听到的任何声音人们不愿意听到的任何声音人们不愿意听到的任何声音空气声:经空气和空气声:经空气和空气声:经空气和空气声:经空气和围护结构传播围护结构传播围护结构传播围护结构传播固体声:振动噪声固体声:振动噪声固体声:振动噪声固体声:振动噪声7-2 7-2 人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对
23、声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价21听觉机构听觉机构7-2 7-2 人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价 自由场最小可听阈自由场最小可听阈自由场最小可听阈自由场最小可听阈烦恼阈烦恼阈烦恼阈烦恼阈疼痛阈疼痛阈疼痛阈疼痛阈22人人耳耳的的听听觉觉特特征征BB 特征:对高频声比对低频声敏感特征:对高频声比对低频声敏感特征:对高频声比对低频声敏感特征:对高频声比对低频声敏感BB 响度级:用响度级:用响度级:用响度级:用1000 Hz 1000 Hz 10
24、00 Hz 1000 Hz 纯音的声压级代表其纯音的声压级代表其纯音的声压级代表其纯音的声压级代表其等响曲线的响度级,单位等响曲线的响度级,单位等响曲线的响度级,单位等响曲线的响度级,单位PhonPhonPhonPhon等响曲线等响曲线等响曲线等响曲线听阈听阈痛阈痛阈7-2.2 7-2.2 听觉特性听觉特性听觉特性听觉特性23声级计:声级计:A A、B B、C C、D D计权网络计权网络 BB声级计为模拟人耳听觉而进行滤波,分别模拟人耳对声级计为模拟人耳听觉而进行滤波,分别模拟人耳对声级计为模拟人耳听觉而进行滤波,分别模拟人耳对声级计为模拟人耳听觉而进行滤波,分别模拟人耳对40404040方、
25、方、方、方、70707070方和方和方和方和100100100100方纯音的反应而得到方纯音的反应而得到方纯音的反应而得到方纯音的反应而得到A A A A、B B B B、C C C C三种计权方式。三种计权方式。三种计权方式。三种计权方式。D D D D计权用计权用计权用计权用于测量航空噪声。于测量航空噪声。于测量航空噪声。于测量航空噪声。BB对不同的频率有不同的衰减。对不同的频率有不同的衰减。对不同的频率有不同的衰减。对不同的频率有不同的衰减。1000Hz1000Hz1000Hz1000Hz的衰减均为是的衰减均为是的衰减均为是的衰减均为是0 0 0 0。7-2.2 7-2.2 听觉特性听觉
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