《扩声基础知识》PPT课件

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1、建筑声学基础雷波涛第一节 建筑声学基本知识一、声音的基本性质声音来源于振动的物体。辐射声音的振动物体称为“声源”。声源要在弹性介质中发声并向外传播。声波是纵波。(1)人耳所能听到的声波的频率范围为20~20000Hz，称为可听声。低于20Hz的声音称为次声；高于20000Hz的声音称为超声。次声与超声不能使人产生声音的感觉。(2)室温下空气中的声速为340m／s。声速c，波长λ和频率f有如下关系：频率为100～10000Hz的声音的波长为3．4～0．034m。这个波长范围与建筑物室内构件的尺度相当，在室内声学中，对这一频段的声波尤为重视。c=λ·f第一节 建筑声学基本知识(3)频带：将声音

2、的频率范围划分为若干个区段，称为频带。每个频带有一个上限频率f1和一个下限频率f2，带宽就为f1-f2。每一频带以其中心频率fc标度。建筑声学设计和测量中常用的有倍频带和1／3倍频带；在倍频带分析中，上限频率是下限频率的两倍，即fl＝2f2；在1／3倍频带分析中，在可听声范围内，倍频带及1／3倍频带的划分及其中心频率如表3—1所示。表中第一行为1／3倍频带中心频率，第二行为倍频带中心频率。第一节 建筑声学基本知识(4)波阵面与声线声波从声源出发，在同一介质中按一定方向传播，声波在同一时刻所到达的各点的包络面称为波阵面。声线表示声波的传播方向和途径。在各向同性的介质中，声线是直线且与波阵面垂

3、直。依据波阵面形状的不同，将声波划分为：1)平面波——波阵面为平面，由面声源发出；2)柱面波——波阵面为同轴柱面，由线声源发出；3)球面波——波阵面为球面，由点声源发出。一个声源是否可以被看成是点声源，取决于声源的尺度与所讨论声波波长的相对尺度。当声源的尺度比它所辐射的声波波长小得多时，可看成是点声源。所以往往一个尺度较大的声源在低频时可按点声源考虑，而在中高频则不可以。第一节 建筑声学基本知识(5)声绕射声波在传播过程中，遇到小孔或障板时，不再沿直线传播，而是在小孔处产生新的波形或绕到障板背后而改变原来的传播方向，在障板背后继续传播。这种现象称为绕射，或衍射。(6)声反射声波在传播过程中

4、，当介质的特性阻抗发生变化时，会发生反射。从几何声学角度，可更直观地解释为，声波在传播过程中遇到尺寸比声波波长大得多的障板时，声波将被反射。根据界面的粗糙程度，声波在界面上的反射可分为镜像反射和扩散反射。第一节 建筑声学基本知识6.1)镜像反射镜像反射声线的方向可由虚声源法确定。如图3—1所示，图中O为声源，O’为虚声源，是O关于反射面的映像，O和O’关于反射平面对称。如果用声线表示声波的传播方向，则反射声线可以认为是从虚声源发出的。镜像反射遵循斯奈尔声波反射定律，即入射声线、反射声线和反射面的法线在同一平面内，入射声线和反射声线分居法线的两侧，反射角等于入射角。第一节 建筑声学基本知识6

5、.2)扩散反射当界面比较粗糙，其凸出部分不小于入射声波波长的1／7时，人射到界面上的声波会发生扩散反射。这时，声波被分解成许多较小的反射声波，传播的立体角扩大，见图3—2。第一节 建筑声学基本知识(7)反射系数、透射系数、吸声系数声波入射到构件时，入射声能中的一部分声能被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动或声音在其中传播时介质的摩擦或热传导而被损耗，称为材料的声吸收。根据被反射、透过和吸收的声能占总入射声能的比例，分别定义了材料的反射系数、透射系数和吸声系数，如下：反射系数：透射系数：吸声系数：式中E0,Eτ,Eγ——分别为人射声能、被界面反射的声能和透射的声能。τ：小的材料称

6、为隔声材料，>0．2的材料称为吸声材料。在进行室内音质设计与噪声控制时，必须了解各种材料的隔声与吸声特性，从而合理地选用材料。第一节 建筑声学基本知识二、声音的计量声波是能量传播的一种形式，仅从频率、波长、声速等方面描述是不够的。在声环境评价和设计中，需要一些物理量来对声音进行计算和测量。1．声功率声功率是声源在单位时间内向外辐射的声能，记为W，单位是瓦(W)或微瓦(μW，1μpW=10-6W)。2．声压介质中有无声波传播时压强的改变量，称为声压，用符号户表示，单位是帕(Pa)。3．声强单位时间内，垂直于声波传播方向的单位面积所通过的声能，称为声强，用符号I表示，单位是瓦／平方米(W／m2

7、)。第一节 建筑声学基本知识4．声能密度声能密度指单位体积内声能的强度，用符号表示，单位是(w•s)／m3，或J／m3。5．声音计量物理量之间的关系(1)声功率与声强——平方反比定律在无反射的自由场中，由点声源发出的球面波声场中某点的声强与该点到声源的距离的平方成反比，称为平方反比定律：I——声场中某点的声强W／m2；W——声源的声功率W；r——声源到受声点的距离m。对于平面波，声场中的声强不变。I=W/4πr2第一节