2019年建筑声学基本知识课件.ppt

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1、第三篇建筑声学第3.1章建筑声学基本知识3.1.1声音声源的方向性3.1.1.1声音空气中的声波声音：人的听觉器官对弹性介质的振动或压力的迅速而微小的起伏变化的生理反应。声音产生于振动，振动的物体是声源。声波为纵波，介质（空气等）的质点振动方向平行声波传播方向（疏密变化）。声音与声源的关系：振动→传播→人耳感知→声音声音传播的实质：能量的传播，而非物质的传播3.1.1.2波阵面声波在同一时刻到达的球面称为波阵面。声波的传播方向可以用声线表示。声源的类型：点声源、线声源、面声源↓↓↓↓波阵面球面波柱面波平面波声音的三要素：声调（由声波的频率

2、决定的）、音量（由声能的密度决定的）、音色（由声音的频谱决定的）。声音的速度：声速的大小取决与介质本身的特性，与介质的弹性、密度、温度有关。常温下是340m/s。空气中声速是温度的单值函数。声音的频带：人耳可闻域：20－20000（Hz）低频声：20－250中频声：250－1000高频声：1000－1500声音的频程（把声音分为几段）：倍频程：低：31.5、63中：250、500、1000、800、1600、3200――具有倍数关系3.1.2声功率声强声压和分贝3.1.2.1声功率声强声压（宏观物理计量法、“级”的计量法）声功率W：声源在

3、单位时间内向外辐射的声能（输出功率），单位为W（瓦）。声强I：每单位面积波阵面上通过的声功率称为声强，单位为W/m2，衡量声音强弱的物理量。平面声波的波阵面都一样大小，传过的功率相同，所以声强不变。但球面波随着与声源的距离r而变，因此球面波的强度与距离平方成反比，越远越弱，这称为平方反比定律。声强（声场中某一点声强）的计算：I=W/S（S为声能通过的面积）当在无反射的自由声场中，点声源发出的球面波均匀向四周辐射声能，因此距声源中心为r的球面上的声强：I=W/4πr2，可见对球面波（点声源）声能与声功率正比，与距离平方反比！而平面波（面声源

4、）的声线互相平行，同一束声能通过与声源距离不同的波阵面时，声能没有变化，所以声强不变，与距离无关，也可以理解为S没有变，故I不变。声压P：空气质点因声波作用而引起振动时产生的大气压力的微小起伏变化，即声波的压强与媒介的静压之差。I＝P2/ρ0cΡ0c=空气密度×空气中的声速因此：在自由声场中，测得声压和已知测点与声源的距离就不难算出声强和声功率！常温下空气的密度：1.2kg/m3。3.1.2.2分贝声音的叠加★听觉阈可闻阈：人耳刚刚能听到的声音，W0＝10－12W，I＝10－12W/m2，P0＝2×10－5Pa。痛阈：闻之耳有疼痛感，Wm

5、ax＝1W，Pmax＝20Pa，Imax＝1W/m2。★声音级的度量：用“级”表征，用“分贝”标度；声强级：L1＝10lgI/I0声压级：LP＝20lgp/p0声功率级：Lw＝10lgW/W0声源声级的叠加：非线性，按对数运算规律进行。当几个非相干的声源同时作用时，某处的声强为各个声强的代数和：I=I1+I2+…+Ii；声压为各声压的均方根；但声强级、声压级叠加不能进行简单的代数运算，而是按对数运算规律进行。如果两个声源的声压相等，则叠加后的总声压级为：在分贝标度中，声压每加1倍，声压级增加6dB；声压每乘10，声压级增加20dB；声压级

6、每增加10dB，人耳主观听闻的响度大致增加1倍。3.1.3频率和频谱音乐噪声3.1.3.1频率和频谱f：频率：质点在1秒钟内的完全振动次数，单位Hz(赫兹）。频率决定声音的音调，高频声音是高音调，低频声音是低音调。：波长：声波在每次完全振动周期所传播的距离，单位m声波完成一次振动所走的距离。C：声速：声波在某一介质中传播的速度。单位m/s。在0oC时，C钢=5000m/s,C水=1450m/s在15oC时，C空气=340m/s参数间存在如下关系：c=f×或=c/fuser:声源、介质质点、声接收点的振动频率相同；传播的是振动形

7、式而非质点。声音的频谱频谱——表示某种声音频率成分及其声压级组成情况的图形傅立叶理论及现代信号处理技术证明：理论上，任何振动的波形都可以分解为若干单频简谐振动的合成。分立谱：如弦振动产生的声音。连续谱：谈话、机器的噪声，大多数的自然声。如何获得声音的频谱：使用带通滤波器进行测量或使用傅立叶数学分解。频谱通常根据需要分成若干个频带，带宽（Band)可宽可窄，是人为取定的。最常用的有倍频带和1/3倍频带。在进行声音计量和频谱表示时，往往使用中心频率作为频带的代表，声压级值使用整个频带声压级的叠加。倍频程：通常将可闻频率范围内20~20Hz

8、分为十个倍频带，其中心频率按2倍增长，共十一个，为：1631.5631255001K2K4K8K16K1/3倍频程：将倍频程再分成三个更窄的频带，使频率划分更加细化，其中心频率按倍频的1/3增