建筑物理声学ppt课件.ppt
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1、烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人建 筑 声 学 第十章建筑声学基本知识 一、声音的产生和传播 1、声源:声音是物体振动引起的机械波。这个振动的物体就称为声源。2、声音的传播:由声源产生的机械波可通过固体、液体和空气介质进行传播。人耳听到的声音主要是在空气介质中传播的纵波。声音在空气中传播的原理:由于物体的振动,改变了邻近空气质点的压缩和稀疏,而空气质点的这种疏密状态又依次传向较远的质点,最后到达人耳,烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学
2、们想一想如何来治疗该病人 引起人耳膜的振动,最终产生了声音的感觉。3、声音的方向性 大多数时候研究的声源是可以看作点状的,这时,声音是向所有方向传播的。声烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 波在空气中的传播是以球面波的形式传播 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 声音的传播称为声速c,它取决于传播介质本身的弹性(空气压缩系数)和惯性(空气密度)。三者的关系为:在大气压为1.013105Pa,常温条件下=7.141
3、06m2/N,=1.2kg/m3,所以,声速在常温下为340m/s。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 振动物体来回振动一周的时间称为周期T(s),T的倒数称为频率f(Hz),声波在一个周期内传播的距离称为波长(m)。它们之间的关系为:声音传播的是能量,不是物质的质点,只要能量在空间的分布强弱不同,就体现出声音的方向性。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于
4、大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 5、声源的种类(1)点声源:单个振动的物体,可以看作是一个点,这种声源,称为点声源。其特点是声源的尺度比辐射的波长小得多。点声源以球面波的形式传播声音。如扬声器、汽车发动机等发声源。(2)线声源:许多靠近的单个声源沿一直线排列,形成线声源,这种声源是以柱面波的形式传播声波的。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(3)面声源:一个大的振动体的表面,声波接近平面,也可以看作许多点声源放在一个平面上。二、声音的计量 表述声音在空气介质中传播时的
5、客观量有声功率、声强和声压。1、声功率:指声源在单位时间内向外辐射的能量。记作W,单位是瓦(W)、毫瓦(mW)和微瓦(W)。声功率是声本身的一种特性。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 2、声强:在声波传播过程中单位面积波阵面上通过的声功率称为声强,烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 记为I,单位为W/m2,声源均匀地向周围辐射声能时称为球面辐射,围绕声源半径r(m)处的球面上(球面积为S=4r2)的声强I 为:
6、即点声源的声强I与声功率W成正比,与离开声源的距离按平方成反比。这一规律称为“平方反比定律”。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 3、声压:声波引起大气压强的变化称为声压p(N/m2),声压与声强有下面关系:其中:p有效声压 0 空气密度(1.225kg/m3)c空气中的声速烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 4、声音的级和分贝 人耳的从能听到的最低声强(可听阈)为1012W/m2(2105pa)到感觉到耳痛的最
7、大声强1W/m2(20Pa)之间,相差一万亿倍,量程太大,直接用声强或声压来度量很不方便,此外人耳对声音大小的感觉并不与声强或声压值成正比,而是近似地与它们的对数值成正比。因此经常用对数来表示。如果以10倍为一“级”,最低可听阈的声音为基准,用对数来进行标度,产生不同的声级。单位均为分贝dB烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(1)声强级 其中:LI声强级(dB)I0基准声强,其值为1012W/m2。I所研究声音的强度,(W/m2)。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病
8、人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(2)声压级 其中:Lp声压级(dB)p0基准声强,其值为2105N/m2。p所研究声音的强度,(N/m2)。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(3)声功率级 其中:Lw声强级(dB)W0基准声功率,其值为 1012W。W所研究声音的强度,W。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 5、声音的叠加(1)多个不相干涉的声源,如果其声强为I1、I2、In,则总声强为:
9、I I1 I In()如果2个声源对某一点的声压为p1、p2加则叠加后为 如果两个声源的声压相等,则叠加后的总声压级为:烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人如果多个不相干涉的声源,对某一点的声压值为p1、p2、pn,且相等的话,则总声强为:则烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人声音在室外的传播()点声源随距离的衰减在自由声场中,声功率为W的声源为球面波的形式向外辐射能量,在距声源r处的声强为I=W/4r2,用声压级表
10、示为:烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人如果一点距离声源P为r1处的声压级为Lp1,距离为r2处的声压级为Lp2,则有 如果r1与r2相距n倍则有从这里看到,距离增加一倍,减少6dB。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(2)线声源随距离的衰减 A、无限长线声源:对无限长线声源,当声源单位长度的声功率为W时,其在距声源r 远处的声强 I=W/4r,其声压级为:因此距离每增加一倍,就下降3dB。烧伤病人的治疗通常是取
11、烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 B、有限长线声源 距离较近时,距离每增加1倍,声压级降低3dB,距离较远时,距离每增加1倍,声压级降低6dB。(3)面声源随距离的衰减 当观测点与声源距离较近时,声能无衰减,当远离声源时,声压级降低为36dB。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人三、声音的反射、折射、衍射、扩散、吸收和透射1、反射:声波在传播过程中遇到介质密度的变化时,就会产生反射。分平面反射和曲面反射烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的
12、健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 2、折射:声音遇到不同介质分界面时除了反射外,还要发生折射。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 3、衍射:声波传播遇到障碍物或建筑构件,当这些障碍物或建筑构件的尺度比声波波长大时,在其背后出现盲区,称为“声影”区,同时还会出现声音绕过障壁边缘进入声影区的现象,这种现象称为声音的衍射。4
13、、扩散:声音遇到凸形界面时会分解成许多小的比较弱的反射波,这种现象称为扩散。注意这些表面的突出部分最小应相当于入射波长的1/7才能起到扩散的作用。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人5、声音的吸收 在声音的传播过程中,由于振动质点的摩擦,将一部分声能转化成热
14、能,称为声吸收。在考虑远距离声传播时,需考虑声吸收的影响。声波投射到建筑材料和构件时引起声吸收,吸收量的大小取决于材料的有关特性和表面有关状况和构造等。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 材料的吸声效率是用材料对某一频率声音的吸收系数来衡量的。吸声系数()是指被吸收的声能与入射声能之比。=1:声音全部被吸收 1:声音部分被吸收常用下式定义吸声系数烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 6、声透射与隔声量 声音入射到建
15、筑材料或构件时还有一部分能量穿过材料或建筑部件传播到另一侧空间去。材料或构件的透射能力是用透射系数来衡量的。透射系数()是指被透过的声能与入射声能之比。在建筑中更为关心的是建筑构件的隔声量R,隔声量R(dB)与透射系数有下列关系:烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 四、房间共振和混响时间 1、波的干涉和驻波 干涉:具有相同频率、相同相位的二个波源所发出的波相叠加时,在波重叠的区域内某些点处,振动始终彼此加强,面在另一些位置,振动始终互相削弱或抵消,这种现象叫做波的干涉。干涉现象总是出现在波程差为 2n(
16、/2)和(2n+1)(/2)处。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 驻波:当两列相同的波在同一直线上相向传播时,叠加后产生的波称之为“驻波”。平面波垂直入射到全反射的壁面时,入射波与反射波的叠加也产生了驻波现象。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行
17、自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 2、房间共振 声音在传播过程中遇到反射物形成反射声波,入射声波与反射声波发生叠加,特别是当声波在两片平行的墙壁体传播时,这种叠加可能使声压达到最大时,这种现象称为共振。房间是一个由建筑材料的共振系统,对矩形房间,发生共振的频率烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人计算式为:其中:fnx,ny,nz简正
18、频率(Hz)Lx,Ly,Lz分别为房间的3 个边长 C为空气中的声速 nx,ny,nz分别为任意正整数烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 选择nx,ny,nz为一组不全为零的非负整数,就为一种振动方式。房间尺寸Lx,Ly,Lz的选择,对确定共振频率有很大影响。例如,一个长、宽、高均为7m的房间,在10种振动方式时的最低共振频率,计算出来如下表:烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 可以通过改变房间的尺寸来改变共振频
19、率的分布烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 3、混响(1)概念:当声源在一封闭空间内开始辐射声能时,声波即同时在空间内开始传播。当入射到某一界面时,部分声能被吸收,其余部分则被反射。在声波继续传播中,又第二次、第三次以至多次地被吸收和反射。这样,在空间内就形成了一定的声能密度。随着声源不断供给能量,室内声能密度将随时间增加面增加,达到一个稳定状态(即维持不变的状态)。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 当声音达到
20、稳态时,若声源突然停止发声,室内接收点上的声音并不会立即消失,而要有一个过程。首先直达声消失,反射声则将继续下去;每反射一次,声能被吸收一部分。因此,室内声能密度将逐渐减弱,直至完全消失。把这一衰减过程称为“混响过程”或简称混响。(2)混响时间混响可能影响人的听觉清晰度,也可能使声音听起来更丰富。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人特别当声源停止发声后,声音衰减60dB所经历的时间
21、,对室内音质和听闻有重要意义。称为混响时间。在室内混响研究中,最为重要的是室内声音在达到稳定状态后声源停止发声后声压级衰减60dB所经历的时间T60,称为房间 混响时间,其计算有下面公式:(塞宾公式)烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人其中:T60为混响时间(s)V 为房间容积(m3)S房间的总吸声量(m2)烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人在工程中更多用的是伊林公式:为平均吸声系数,其计算式为:S1、S2、Sn室
22、内界面不同材料的表面积(m2)1、2、n不同材料的吸声系数。烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人五、人耳和听觉特性、音频、音调和音色频率、音调和音色是声音的三要素,也是声音的重要属性。(1)频率:质点每秒钟振动的次数(Hz)人耳对声音的反应范围是2020000Hz。在建筑声环境中,下面的频率具有代表性:125,250,500,1000,2000,4000Hz烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人对于音乐厅和音乐录音棚则
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