建筑声学第一章 建筑声学基本知识
建筑声学基本知识
建筑声学基本知识一．声音得产生与声波得物理量1．振动产生声音振动物体得往复运动,挤压弹性介质形成往复变化得振动波;振动波在介质中传播,激起人耳得振动感受而产生声音。
声波就是一种纵波,这给人耳或者绝大多数动物得听觉器官构造有关。
声波得传播就是能量得传递,而非质点得转移。
介质质点只在其平衡点附近来回振动而不传向远处。
声音就是我们能够感到存在得振动纵波,人耳能感受得频率范围标准规定为20Hz~20000H;低于这个范围得就是次声波, 高于这个范围得就是超声波。
2．声波得基本物理量声波得特性可以由波得基本物理量来描述。
频率:在1秒钟内完成全振动得次数,记作f,单位就是Hz。
波长:声波在传播途径上,两相邻同相位质点之间得距离,记作λ,单位就是m。
声速:声波在介质中传播得速度,记作c,单位就是m/s,c=λf。
声速与声源特性无关,而与介质得压强与温度有关。
表达式为:c0=√(γP0/ρ0)γ为空气比热比;P0大气剪静压;ρ0为空气密度。
常温常压下,空气中声速就是343m/s,其她介质下各不相同。
压强得变化与压强变化引起得得空气密度变化互相抵消,声速主要与温度相关。
3．在声环境评价与设计中得物理量。
声压:声波在介质中传播时,介质中得压强相对于无声波时得介质静压强得改变量。
表达式为:P= P0 cos (ωt-kr+φ)P为r位置处得声压P a(N/m²);P0为最大声压P a(N/m²);k=ω/c0;φ为与轴向相位角。
常温下1个大气压强为1、0325x105P a声强:就是在单位时间内,通过垂直于传播方向上得单位面积内得平均声能量,就是一个有方向矢量。
I表示,单位就是W/m²。
声强与声压得关系就是:I= P²/(ρ0c0)ρ0为大气密度,常温下ρ0 =1、21kg/m³;c0为声波在介质中传播得速度m/s。
声功率:声源在单位时间内向外辐射得声能,W表示,单位W。
建筑声学1---基本知识要点20140118
例：在一自由声场中，距离面声源2m远的直达 声的声压级为65dB，则距声源4m处的声压级为： A. 65dB C. 61dB B. 63dB D.59dB
二、混响和混响时间计算公式
混响过程：对室内音质影响很大 声源停止后，室内声场逐渐被房间内表面所 吸收而消 失的过程。此过程与听音的质量关 系极大 。 停止发声→直达声→一次反射声→二次反、 射声→………… 多次反射声整个过程连续且 逐渐衰减——是一个逐渐衰减的混响过程.
2、定义响度级 A、 选定标准声音： 1000Hz（纯音）——Lp=50dB B、f1(2000Hz)（待测）——Ｌｐ＝48ｄＢ
f2(100Hz) (待测）——Ｌｐ＝59ｄＢ
他们的响度级都是： 50方 定义：某频率声音的响度级等于根据听力正 常的听音的听音判断为等响的1KHz 纯音的声压级。 单位： 方 1KHz的声压级为响度级
第二节 室内声学原理
一、自由声场（无反射）
（一）点声源观测点与声源的距离增加一倍，声压级
降低6dB。
Lp =Lw— 20lg r --11
（二）无限长的线声源观测点与声源的距离增 加一倍，声压级 降低3dB。 交通噪声观测点与声源的距离增加一倍， 声压级降低4dB。 （三）面声源观测点与声源的距离增加，声压 级不衰减。
生声扩散现象？ A 凸曲面 C 平面 B 凹曲面 D 软界面
6、 （2006）两个声音传至人耳的时间差为多少 毫秒（ms）时，人们就会分辨出他们是断续的？
A 25ms
C 45ms
B 35ms
D 55ms
7、 (2005)低频声波在传播途径上遇到相对尺
寸较小的障板时，会产生下列哪种声现象？ A 反射 C 扩散 答案：D B 干涉 D 绕射
01建筑声学基本知识
建筑声学基础知识
声学漫画——声源、噪声
R 10lg 1
建筑声学基础知识
声学漫画——音质
R 10lg 1
谢 谢！
建筑声学基础知识
室内声现象
声反射 声吸收 声隔绝
建筑声学基础知识
声反射实例天坛
三音石 回声壁 圜丘
建筑声学基础知识
声反射/Sound reflection
概念：声波前进过程中遇到尺寸大于波长的界面，发生反射
建筑声学基础知识
声反射/Sound reflection
镜像反射 条件：声波前进过程中遇到光滑表面 符合反射定律——入射声线、反射声线和界面法线在同一平面内 反射声能与界面的吸声系数α有关
建筑声学基础知识
隔声/Sound Isolation
隔声——噪声控制的重要手段
空气声隔绝——隔声量R
R 10lg 1
R 10lg 1
式中：τ——构件透射系数
隔声构件的结构形式：
单层匀质密实墙、双层匀质密实墙、轻质墙、门窗、组合墙
隔声特性：质量定律、吻合效应
固体声隔绝 噪声产生：振动物体直接撞击结构物 噪声传播途径：物体直接撞击、受撞击而振动的结构与其它建筑构件连接而传播 隔绝途径：减弱振动源的振动、阻隔振动传播、阻隔振动结构向空间辐射声能 实例：楼板下做隔声吊顶
建筑声学基础知识
室内声场
在室内放置一个持 续发声的稳定声源， 经过一定时间的直 达声和来自各个界 面的反射声（混响） 声的共同作用，室 内声场会达到一个 稳态。此时，如果 声源停止发生，则 室内稳态声压级离 开开始衰减。
ห้องสมุดไป่ตู้
建筑声学基础知识
混响时间/Reverberation Time
建筑物理声学基本知识
第一章 建筑声学基本知识
声波的性质>>声波的衍射（绕射） ➢ 声波的衍射（绕射）
▪ 声影区的声音——衍射声 ▪ 边缘绕射的程度
• 障板尺度 • 声波的频率
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2020年7月18日星期六
Architectural Acoustics
第一章 建筑声学基本知识
声波的性质>>声扩散、吸收和透射
➢ 声扩散
• 对中、高频敏感；对低频不敏感
▪ 听闻范围
➢ 响度
▪ 人耳所感觉的声音的大小称为响度
• 相同声压级，不同频率的声音，响度不同
• 相同频率，不同声压级的声音，响度不同
• 等响
▪ 响度的单位为宋(sone)
➢ 频谱的划分
▪ 对声音整个频率范围分段 ▪ 倍频程和1/3倍频程
5
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第一章 建筑声学基本知识
声音的计量 ➢ 声音的叠加
▪ 多个声音的叠加
6
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Architectural Acoustics
第一章 建筑声学基本知识
第一章 建筑声学基本知识
声音在户外的传播
➢ 点源声音随距离的衰减
▪ 球面声波的向外扩展
Lp Lw 10lg 4 10lg r2 Lw 11 20lg r
▪ 传Lp播2 距L离p1加 倍20，lg声rr12压级Lp降1 低206lgdBn
➢ 线源声音随距离的衰减
▪ 无限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3 dB ▪ 有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3~6 dB
声音的频谱
➢ 频谱
▪ 声音往往包含多个频率，所有频率的集合成为频谱 ▪ 线状谱：由一些离散的频率成分形成的谱 ▪ 连续谱：在一定频率范围内频率成分连续的谱
建筑声学基本知识
建筑声学基本知识一．声音的产生和声波的物理量1 .振动产生声音振动物体的往复运动，挤压弹性介质形成往复变化的振动波；振动波在介质中传播，激起人耳的振动感受而产生声音。
声波是一种纵波，这给人耳或者绝大多数动物的听觉器官构造有关。
声波的传播是能量的传递，而非质点的转移。
介质质点只在其平衡点附近来回振动而不传向远处。
千matW-n*-后声音是我们能够感到存在的振动纵波，人耳能感受的频率范围标准规定为20Hz~20000H；低于这个范围的是次声波，高于这个范围的是超声波。
2 .声波的基本物理量声波的特性可以由波的基本物理量来描述。
频率：在1秒钟内完成全振动的次数，记作f,单位是Hz。
波长：声波在传播途径上，两相邻同相位质点之间的距离，记作，单位是m。
声速：声波在介质中传播的速度，记作c,单位是m/s,c=f。
声速与声源特性无关，而与介质的压强和温度有关。
表达式为：/=(P0/0)为空气比热比；P0大气剪静压；0为空气密度。
常温常压下，空气中声速是343m/s,其他介质下各不相同。
压强的变化与压强变化引起的的空气密度变化互相抵消，声速主要与温度相关。
3 .在声环境评价和设计中的物理量。
声压：声波在介质中传播时，介质中的压强相对于无声波时的介质静压强的改变量。
表达式为：P=P0cs(-kr+)P为r位置处的声压P a(N/m，P0为最大声压P a(N/m2)；k=/c0；为与轴向相位角。
常温下1个大气压强为1.0325x105P0a声强：是在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积内的平均声能量，是一个有方向矢量。
I表示，单位是W/m2o声强与声压的关系是：I=P2/(0c0)0为大气密度，常温下0=1.21kg/m3；c0为声波在介质中传播的速度m/s o声功率：声源在单位时间内向外辐射的声能，W表示，单位W o声源声功率与声强的关系是：W=I.(4r2)其中，r是距声源的距离。
在自由声场中测得声压和已知距声源的距离，就可以算出声强以及声源的声功率。
建筑物理 +声学部分+《第1章：建筑声学基础知识》
0c 又称为介质的特性阻抗。
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第1章 建筑声学
1.2.2 声功率级、声强级和声压级 人耳刚能听见的下限声强为10-12w／m2，相应的声压为 2×10-5N／m2；使人感到疼痛的上限声强为1w／m 2，相 应的声压为20N／m2。所以用声强和声压计量声音很难。 1.声功率级（ LW ） 声功率级是声功率与基准功率之比的对数的10倍。记为 LW W LW 10 lg (dB) W0
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第1章 建筑声学
2.声强级（LI ） 声强级是声强与基准声强之比的对数的10倍。记为 LI
I LI 10 lg I0
(dB)
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第1章 建筑声学
3.声压级（Lp） 声压级是声压与基准声压之比的对数的20倍。记为 Lp
p L p 20 lg (dB) p0
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第1章 建筑声学
1.1.4 声音的透射、反射和吸收
当声波入射到建筑构件(如墙、天花)时，声能的一部 分被反射，一部分透过构件，还有一部分被构件吸收。 根据能量守恒定律，若入射总声能为E0，反射的声能 为Eρ，构件吸收的声能为Eα，透过构件的声能为Eτ， 则互相间有如下的关系:
E0＝E 十Eα十E τ
Lp LW 20lg r 8
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第1章 建筑声学
1.4.2 室内声压级的计算
1.直达声、早期反射声及混响声。
1.直达声：是指声源直接到达接收点的声音。 2.早期反射声：一般指直达声到达以后，相对延 迟时间为50ms内到达的反射声。（对于音乐声可 放宽至80ms）。 3.混响声：在早期反射声之后陆续到达的，经过 多次反射后的声音统称为混响声。
1-建筑声学的基本知识 1
1-建筑声学的基本知识
• 扩散反射可分为完全扩散反射和部分扩散反射两 种。前者是将入射的声线均匀地向四面八方反射，即 反射的方向分布完全与入射方向无关；作后者是指反 射同时具有镜像和扩散两种性质，即部分镜像反射， 部分作扩散反射。
•
声源辐射声波时对外作功。声功率是指声源在单位时
间内向外辐射的声能，记作W，单位是瓦（W）或微瓦
（μW）。 是属于声源本身的一种特性。
声源种类 喷气飞机 汽锤 汽车 钢琴 女高音 对话
几种不同声源的声功率 声功率
10kW 1W 0.1W 2mw 1000-7200μW 20μW
1-建筑声学的基本知识
1-建筑声学的基本知识
• 第1章 建筑声 1 声音的物理性质
• 本节要点： • 1.
1-建筑声学的基本知识
• 1.1声音 声源 空气中的声波
声音是人耳所能感觉 到的“弹性”介质的振动， 是压力迅速而微小的起伏 变化。
声音产生于物质的振 动，例如扬声器的膜片、 拨动的琴弦等。这些振动 的物体称之为声源。
1-建筑声学的基本知识
• 二、声强级LI
•
声强级是声强与基准声强之比的对数的10倍，
记作LI，单位也是分贝（dB），可用下式表示：
I LI 10 lg I0
式中 I ——某点的声强，W/m2；
I 0 ——基准声强，10-12W/m2。
1-建筑声学的基本知识
• 三、声压级
•
声压级是声压与基准声压之比的对数乘以20，
• 应注意不同波长与扩散反射之间的关系
大学建筑物理声学基本知识
4
2）几何描述
声场：有声波存在的空间。
波阵面：声波从声源出发，在介质中按一定 方
向传播，在某时刻声波到达空间各点
之包迹面。
形状： 点声源——球面波 线声波——柱面波 面声源——平面波
波阵面
5
声线：自声源发出代表声能传播方向的曲线，代表声 音传播的方向，垂直于波阵面。 仅在均匀、各向同性的介质中，声线是直线。
24
D D1 D2
第2节 声的计量与人的听觉特性
一、声功率W、声强I、声压P
1、声功率W：声源单位时间内声源向外辐射的声能 （W瓦，W微瓦），声功率不等于电功率。1W声 功率是最大值。
16
4、吸声概念
1）声传播的能量分配 Eo=Er+E+E 能量守恒
2）反射系数 r= Er/Eo 透射系数 = E/Eo
3）吸声系数 = 1- r 概念：从入射声能所在空间考虑，除反射声以外，均不会
引起该空间声场的变化，故认为除去反射声的声能 以外，均视为被围护结构所“吸声”。 定义： =（ Eo - Er ）/ Eo= （ E + Er ）/ Eo 问题：窗洞的吸声系数多少？
2）定义：声波传到两个介质分界面时，部分声波从界 面返回原介质的现象。
3)反射条件： 障碍物—反射板的尺度充分大（大于波 长）。
13
4）反射定律 a 反射线、入射线、 法线在同一平面。 b 反射线、入射线 在法线的两侧 c 反射角=入射角
5）典型反射面的应用 平面——镜象反射 凹面——形成声聚焦 凸面——声扩散 （尺度应与λ比较）
21
第一节 总结
22
建筑物理-声学基本知识
1000Hz
4m
21
0.004
0.01
0.024
Architectural Acoustics
2019年3月8日星期五
第一章 建筑声学基本知识
室内声学原理 混响与混响时间
混响时间的意义及影响因素
• •
反映了声波在房间衰减的快慢程度； 大致反映了直达声与反射声的比例；
人耳的主观听觉特性 人耳的听闻范围
听觉过程：外耳——中耳——内耳——大脑 人耳对不同频率的声音的敏感程度不一样
•
对中、高频敏感；对低频不敏感
听闻范围
人耳所感觉的声音的大小称为响度
相同声压级，不同频率的声音，响度不同 • 相同频率，不同声压级的声音，响度不同 • 等响
•
响度
响度的单位为宋(sone)
线源声音随距离的衰减
无限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3 dB 有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3~6 dB
面源声音随距离的衰减
近处：声能没有衰减 远处：传播距离加倍，声压级降低3~6dB
14
2019年3月8日星期五
Architectural Acoustics
第一章 建筑声学基本知识
声波的性质>>声波的折射 声波的折射
介质的温度、密度等条件发生变化后，会产生声传播的弯曲现象 温度的影响：
白天，地面附近的空气温度高，声波向上弯曲； 夜间，地面附近的空气温度低，声波向下弯曲
风的影响：
顺风时声波向下弯曲；逆风时向上弯曲
《建筑声学》第1部分4室内声学基本原理(1)
ａ为平均吸声系数
Ｔ？ｏ＝
０．１６１Ｖ Ｓａ
二、室内声场
第四节室内声学基本原理
３．混响时间
赛宾公式：
Ｔ？ｏ＝
０．１６１Ｖ
Ａ
控制混响时间主要有两种方法：
改变房间的容积和改变房间表面吸声量。尽管在设计时
可以改变房间的体积，但调整混响时间更实用的方法是
改变吸声量。
第四节室内声学基本原理
Ｌｕｃｅｒｎｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｉａｎｄ
１５０ ０．２１ ３１．５｜０．７３１０９．５０．２１ ３１．５ ０．１９ ２８．５ ０．０８ １２ ０．１２ １８
４ 墙面
５ 墙面 ６ 走道、乐池 ７门
９．５ｍｍ厚穿孔石
膏板，Ｐ＝８％； 板后贴桑皮纸，
１００ ０．１７ １７ ０．４８ ４８ ０．９２ ９２ ０．７５ ７５ ０．３１ ３１ ０．１３ １３
来自各个反射面的反射声，它们有的经过一次反射，有 的经过多次反射。
二、室内声场
第四节室内声学基本原理
声波在各界面除了反射外，还有散射、透射和吸收等声 学现象发生。
声音沿结构传播
声音被吸声表面吸收
反射声
透射声
直达声 声源
声音在结 构内损耗
扩散反射＼
二、室内声场
２．室内声音的变化过程
第四节室内声学基本原理
Ｌ？＝Ｌ－２０ｌｇ（ｒ？／ｒ）（ｄＢ）
４
一、声波在室内空间的传播
第四节室内声学基本原理
在建筑声学中，多数情况涉及到声波在一个封闭空间内
（剧院观众厅、播音室等）传播的问题。声波传播将受到 封闭空间各个界面（墙面、顶棚、地面等）约束，形成一 个比自由声场要复杂得多的“声场”。
这种声场具有特有的声学现象
第1章建筑声学基本知识
第1章建筑声学基本知识
第二节 声音的计量 主要内容提要 声功率、声强和声压 声压级、声强级、声功率级及其
叠功率、声强和声压
1．声功率
声源辐射声波时对外作功，声功率是指声源在单位时间内向 外辐射的声能，记为W，单位为瓦(w)。声源声功率有时是指
声速、波长和频率有如下关系：C=λ*f 或C=λ/T
第1章建筑声学基本知识
当温度为0℃时，声波在不同介质中的速度为： 松木 3320 m／s 软木 500 m／s 钢 5000 m／s 水 1450m／s
声速不是质点振动的速度，而是振动状态传播的速度：它的 大小与振动的特性无关，而与介质的弹性、密度以及温度有 关。在空气中，声速与温度的关系如下：
6.声波的类型 波的传播过程中，空气质点的振动方向与波传播的方 向相平行，称为纵波。若介质质点的振动方向与波传 播的方向相垂直，则称为横波，如水的表面波。 根据介质的不同，声音可分为空气声和固体声 ，通过 空气传播的声音为空气声，通过固体传播的声音为固 体声。
第1章建筑声学基本知识
二、频率、波长与声速
任一点的声压都是随时间而不断变化的，每一 瞬间的声压称瞬时声压，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。
第1章建筑声学基本知识
声压与声强有着
密切的关系。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。
第1章建筑声学基本知识
第1章建筑声学基本知识
3. 如用小锤敲打音叉，音叉便会发生振动，并带动邻近的空 气发生振动，当音叉向某一方向振动时，便压缩其邻近的 空气发生振动，使之变密；当音叉向另一方向振动时，便 反向拉伸这一部分空气，使之变疏，从而导致上述部分空 气随着音叉的振动频率，产生一密一疏的周期变化，即形 成振动。而后，其又带动较远部分的空气亦随之发生振动， 使音叉的振动在空气中由近及远，向四面八方传播。
建筑声学 复习资料
Lp 20lg
np p 20lg 10lg n p0 p0
•两个相等的声压级叠加
L = 3 dB
响度级：表示声音的强弱。
以1000Hz的纯音作为标准音，它在丌同声压级条件下 响度丌同，将待测纯音不他比较，二者听起来同样响时 ，该1000Hz纯音的声压级值就定义为待测声音的“响度 级”，单位是”方”（phon）。
• 当房间容积越大，界面吸声量越小时，每次反射经 过的路程就越长，声音衰发就越慢，混响时间越长 ； • 赛宾公式应用亍 差； 的情况，否则将产生较大的误
0.2
2. 依林公式
0.161V T60 S ln(1 )
式中： V——房间容积，m3； S——室内总表面积,m2； ——室内表面平均吸声系数。 S和 计算方法同上。
代入依林公式得 查表得
=0.197 ln(1 ) =0.178
附表
室内声压级计算不混响半径
1. 室内声压级计算
当一点声源在室内连续収声时，假定声场充分扩散，则利用 以下的稳态声压级公式计算离开声源丌同距离处的声压级，即 或
Q 4 Q 4 L p 10 lg W 10 lg( ) 120 L p LW 10 lg( ) 2 2 4r R 4r R Lw －声源的声功率级，dB； W －声源声功率，W； r －离开声源的距离，m； R－房间常数， R S ， m2； 1 S－室内总表面积，m2； －室内平均吸声系数； Q－声源指向性因数，叏决亍声源不接收点的相对关系。
Lp 10 lg 0.00034 10 lg(
1 4 ) 120 58.7 dB 2 4 r 1869
混响半径：
r 0 0.14 RQ 6m
第1章_建筑声学基本知识
根据能量守恒定律，若单位时间内 入的声射能到为构E件r，上构的件总吸声收能的为声E0能，为反E射α， 透过构件的声能为Eτ，则互相间有 如下的关系；
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。08: 28:3308 :28:330 8:287/ 23/2021 8:28:33 AM
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21. 7.2308: 28:3308 :28Jul-2123-Jul -21
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。08:28: 3308:2 8:3308: 28Frida y, July 23, 2021
第1章 建筑声学基本知识
声音的产生 声音的计量 声音的频谱与声源的指向性 人的主观听觉持性
第一节 声音的产生
一．声音的产生与传播过程 二．频率、波长与声速 三．声波的特性 四．声波的透射与吸收
一、声音的产生与传播
1. 声源：声音来源于振动的物Fra bibliotek，产生声音的振动物体称 之为“声源”。
2. 声音的传播：声源发声后要经过一定的介质才能向外传 播，而声波是依靠介质的质点振动而向外传播声能，介 质的质点只是振动而不移动，所以声音是一种波动。介 质质点的振动传播到人耳时引起人耳鼓膜的振动，通过 听觉机构的“翻译”，并发出信号，刺激听觉神经而产生 声音的感觉。
同样，这一稀疏层也逐层向左传播，下一时刻， 当活塞作反方向运动时，它的左侧出现密集层， 右侧出现稀疏层，这样，随着活塞不断地来回 运动，它的两侧就相继形成疏密相间的质点层 并逐渐向远处传播，此即为声波。
声学
第1章 建筑声学的基本知识
声音的产生与传播
声音的计量与人的听觉特性
• 1.2声音的计量
声波是能量的一种传播形式。人们常 谈到声音的大小或强弱，或一个声音比 另一个声音响或不响，这就提出了声音 强弱的计量。
• 1.2声音的计量
• 声音计量主要有响度和频率两种方法， 响度或者叫分贝水平，以分贝（dB）为 单位；频率或者叫音调，以赫兹（Hz） 为单位。 • 声波在传播中要不断地被衰减，因此离 声源近，声音大些；离声源远，声音就 小。 • 声波衰减的原因
•
1.2.1声功率、声强、声压
• 声强与声压的平方成正比。
p2 I 0c
p—有效声压； ρ0—空气密度； ρ0c—介质的特性阻 抗，常温下取415 N.s/m2。
•
【 声 音 的 计 量 与 人 的 听 觉 特 性
1.2.2 声强级、声压级、声功率级及其叠加
• 可闻阈(听阈) ——人耳 刚能感受的声音， p0=2×10-5 Pa， • I0=1×10-12 W/m2
20 lg
po
20 lg
po
10 lg n
• 两个（n＝2）相等的声压级叠加时， 总声压级只增加3dB；10个相同的声 压级叠加时，总声压级也仅增加了 10dB ，而不是10倍。
4. 声音的叠加 【 声 音 的 计 量 】
• 两个声压级分别为Lp1和Lp2（设 Lp1 ≥
Lp2 ），叠加后的总声压级为：
发声体本身的材 料、结构
1.3.2.声音主观属性
1.响度与响度级
强度相等而频率不同的纯音（指只具有单一频率的声音） 听起来并不一样响； 两个频率和声压级都不同的声音，有时 听起来却一样响；对高频声比对低频声敏感。
[建筑声学] 第1讲 声学基本知识
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一、振动与声波
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 2、振动在空气中的传播——声波 • 必须注意：声波的传播是能量的传递，而非质点的 转移。空气质点总是在其平衡点附近来回振动，而 不传向远处。
一、振动与声波
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 2、振动在空气中的传播——声波
• 纵波 — 质点的振动方向与传播方向一致的波。
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
皇穹宇
四、声波的反射和扩散
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 回音壁
四、声波的反射和扩散
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 三音石
五、声波的绕射（衍射）
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 绕射（衍射）
五、声波的绕射（衍射）
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 每一瞬间的声压叫瞬时声压，某段时间内瞬时 声压的平均值称为有效声压，用它的均方根值 来表示。
一、声功率、声强、声压
【 声 音 的 计 量 与 听 觉 特 性 】
• 声强与声压的平方成正比。
I
p
2
c
0
二、声强级、声压级、声功率级
【 声 音 的 计 量 与 听 觉 特 性 】
• 由于以下两个原因，实际应用中，表示声音强 弱的单位并不采用声压或声功率的绝对值，而 采用相对单位——级（类似于风级、地震级）。 • 1）声压对人耳感觉的变化非常大。
• 注意：① 声功率所指的频率范围。 ② 声功率≠电功率
一、声功率、声强、声压
【 声 音 的 计 量 与 听 觉 特 性 】
• 声强是指在单位时间内在垂直于声波传播方向 的单位面积上的所通过的声能，记作 I ,单位 是 w/m2。
建筑声学基本知识
1、 第一章中基本概念的理解。
声波：声源振动引起弹性媒质的压力变化，并在弹性媒质中传播的机械波。
声源：振动的固体、液体、气体。
声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏。
（空气压强的变化量，10-5～10 Pa 量级）特性：波长λ、频率 f 、声速 c声源：通常把受到外力作用而产生振动的物体称为声源。
原理：声源在空气中振动，使邻近的空气振动并以波动的方式向四周传播开来，传入人耳，引起耳膜振动，通过听觉神经产生声音的感觉。
振动的产生：这里只介绍最简单的振动——简谐振动。
物体振动时离开平衡位置的最大位移称为振幅，记作A ，单位米(m)或者厘米（cm ）；完成一次振动所经历的时间称为周期，记作T, [单位秒（s ）]。
一秒钟内振动的次数称为频率，记作f ，[单位赫兹（Hz ）]。
它们之间的关系 f = 1/T 。
如果系统不受其它外力，没有能量损耗的振动，称为“自由振动”，其振动频率叫做该系统的“固有频率”记作f0 。
振动在空气中的传播──声波:分为横波和纵波。
质点的振动方向和波的传播方向相垂直，称为横波。
如果质点的振动方向和波的传播方向相平行，则称为纵波。
在空气中传播声波就属纵波。
声波的传播是能量的传递，而非质点的转移。
空气质点总是在其平衡点附近来回振动而不传向远处。
声速与媒质的弹性、密度和温度有关空气中的声速：理想气体中空气中声速是温度的单值函数。
在建筑环境领域中变化范围很小，近似：340 m/s固液体中的声速❑ 钢 5000 m/s❑ 松木 3320 m/s❑ 水 1450 m/s❑ 软木 500 m/s波阵面：声波从声源发出，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻，波动所到达的各点的包迹面称为波阵面。
波阵面为平面的称为平面波，波阵面为球面的称为球面波。
次声波和超声波：人耳能感受到的声波的频率范围大约在20－20000Hz 之间。
低于20Hz 声波成为次声波，高于20000Hz 称为超声波。
建筑声学第一章 建筑声学基本知识
建筑声学6
建筑声环境概述
15世纪天坛的回音壁----利用回声 知识建造回音壁、三音石和圜丘。
我国50年代初，中科院电子学研究所 马大猷教授开创建筑声学系统；58年 人民大会堂万人大礼堂（10000座） 声学设计成功；
现代大都市电影院、剧场、音乐厅、歌 厅、演播室。
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建筑声学7
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建筑声学13
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
3、声波的散射 当障碍物的尺寸与声波相 当时，将不会形成定向反 射，而以障碍物为一子波 源，向不同方向发生不规 则的反射、折射、绕射
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建筑声学14
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
4、声波的透射与吸收
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建筑声学16
第十章 建筑声学基本知识
第二节 声音的计量
2、声强：单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积波阵面 上的声能的多少。 符号：I 单位：w/m 2 可听声强范围10 -12 w/m 2——1 w/m 2
对于点声源有：
I
W
4r2
(w/m2)
-------距离平方反比定律
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建筑声学10
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
三 、声波的绕射、反射和散射、透射和吸收
1、声波的绕射：由于媒质中的障碍物或其它不连续引起的波 阵面畸变。 声波在传播过程中遇到障碍或孔洞时将发生绕射。绕射的情 况与声波的波长和障碍物（或孔）的尺寸有关。
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3、声压：指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化。符号P 单位N/m 2(牛顿/米2 ) 或Pa(帕斯卡）范围2×10 -5N/m 2—20
《建筑声学工程师手册》之建筑声学基础
第一章建筑声学基础建筑声学是研究建筑环境中有关声学问题的学科，涉及到声音的传播规律、评价以及控制等，本书主要阐述的建筑声学内容是室内厅堂音质、噪声控制、隔声隔振原理和解决方法。
1.1 基本名词术语及概念1.1.1声音的产生与传播声源通常是受到外力作用产生振动的物体，物体振动引发周围介质的质点振动，继而向外辐射声音。
介质的质点只是振动而不移动，声音传播呈现出一种波动，如图 1-1所示。
例如拨动琴弦、敲击音叉产生的现象，或者运转的机械设备引起的与其连接的建筑部件的振动；声波也可能因为空气的剧烈膨胀带来空气扰动而产生，例如汽笛或喷气引擎的尾波。
图 1-1 声音的产生1.1.1.1声波、纵波、横波、波长、频率和周期纵波与横波——声波是一种机械波，分为横波与纵波。
横波即发生于金属等介质中的声波传导，表现为声能在传播过程中所涉及的每一个质点会在自己的平衡位置附近上下振动。
声波传导的相邻质点的振动步调存在一个相位差。
传播状态为具有波峰与波谷的“波浪起伏”的振动状态，需要强调的是此时介质中的质点并不随波前进。
纵波即疏密波，是发生在空气中的声音传播。
声源振动时，临近空气介质受到交替的压缩和扩张，空气分子形成疏密相间的状态，依次向外传播形成了声波的传播方向。
波长——声波在传播时，振动一个周期所传播的距离，或者声波相邻同相位的两个质点之间的距离称为“波长”，记作λ，单位是米（m）。
频率——声源及声波振动的速率，即1s内振动的次数称为频率，记作f,单位是周/秒，或者赫兹（Hz）,它与周期Τ呈倒数关系，如式1-1所示。
(Hz)f=1T（1-1）周期——声源完整振动一次所经历的时间称为“周期”，记作Τ，单位为秒（s）。
声速——声波在弹性介质中的传播速度，即声波每秒在介质中传播的距离。
声速描述的是振动状态传播的速度，而非质点振动的速度，记作c，单位为米每秒（m/s）。
声速的大小与介质的弹性、密度及温度有关。
1.1.1.2反射、折射、衍射和扩散反射当声波进入或到达密度有明显改变的介质时，一些能量会被反射。
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建筑声学13
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
3、声波的散射 当障碍物的尺寸与声波相 当时，将不会形成定向反 射，而以障碍物为一子波 源，向不同方向发生不规 则的反射、折射、绕射
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建筑声学14
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
4、声波的透射与吸收
1932努特生（knudsen)出版《建筑声学》1936年莫尔斯《振动 与声》标志建筑声学成为一门系统的学科
中国古代剧场演变及设计成就 公元前一千年殷代：“坎其击鼓，宛丘之下”---《诗经·陈风》
利用自然地形观看歌舞表演。 “余音绕梁三日不绝”----《列子》 已经注意到混响的问题
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第十一章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
一、产生和传播的条件 声音是如何产生的？ 结论：声音是由物体振动产生的。声音是如何传播的？—— 人耳听觉的产生 声源：由于振动正在发声的物体 宋代学者言：“声者，形气相軋而成也”形—振动的物体； 气－空气媒介；相軋—相互作用。 声音产生和传播的条件：（１）声源 （２）传播的媒介
07.03.2021
建筑声学10
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
三 、声波的绕射、反射和散射、透射和吸收
1、声波的绕射：由于媒质中的障碍物或其它不连续引起的波 阵面畸变。 声波在传播过程中遇到障碍或孔洞时将发生绕射。绕射的情 况与声波的波长和障碍物（或孔）的尺寸有关。
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3、发展方向：生活水平—环境条件—厅堂及民用建筑要求— 结构轻薄----工业发展 设备增加——声环境恶化---交通拥挤
——建筑声学的新挑战
4、声学发展简史：
公元前古希腊、罗马的露天圆形剧场
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建筑声学4
建筑声环境概述
埃比道拉斯剧场： 歌坛Ф 20m，歌坛后部舞台高3.5m，进深 3m，长26.5m，12根壁柱作背景，扇形看台利用自然山坡。
f：频率，每秒钟振动的次数，单位Hz(赫兹） T:完成一次全振动所需的时间
07.03.2021
建筑声学9
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
3、声速C：声波在某一介质中传播的速度。 单位m/s。
c 是指声源振动状态传播的速度，与介质特性有关
声波在空气中声速：c 331.4 1
273 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/f 人耳可听频率范围为20Hz~20KHz（听觉范围 ） <20Hz为次声，>20KHz为超声其中，人耳感觉最重要的部 分约在100Hz~4000Hz,相应的波长约3.4m~8.5cm 。
第三篇 建筑声学
( ) architectural acoustics
（建筑声环境）
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3
建筑声环境概述
概述：
1、概念 ：研究与建筑环境有关的声学问题，包括厅堂音质和 建筑环境噪声控制两部分，目的是创造符合听闻要求的环境。
2、内容： a、声学知识（物理学） b、两个范畴：室内音质 建筑物声学（隔声、城市噪声）
声波具有能量，简称声能。
当声波碰到室内某一界面后（如天花、墙），一部分声能被反射，一部
。 分被吸收（主要是转化成热能），一部分穿透到另一空间
透射系数： Ei Eo
反射系数：
Er Eo
E oE E E
吸声系数： I p20c
应用：不同材料，不同的构造对声音具有不同的性能。在隔声中希望用透射 系数小的材料防止噪声。在音质设计中需要选择吸声材料，控制室内声场。
建筑声学6
建筑声环境概述
15世纪天坛的回音壁----利用回声 知识建造回音壁、三音石和圜丘。
我国50年代初，中科院电子学研究所 马大猷教授开创建筑声学系统；58年 人民大会堂万人大礼堂（10000座） 声学设计成功；
现代大都市电影院、剧场、音乐厅、歌 厅、演播室。
07.03.2021
建筑声学7
建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
2、声波的反射 当声波遇到一块尺寸比波长大得多的障碍时，声波将被反射。 类似于光在镜子上的反射。反射的能量与反射面有关 反射的规则： 1）入射线、反射线法线在同一侧。 2）入射线和反射线分别在法线两侧。 3）入射角等于反射角。∠i= ∠
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建筑声学5
建筑声环境概述
奥朗日剧场：半圆形乐队席，舞台上方修建斜反射顶棚将反射声投 向观众
中世纪教堂：混响时间长，音质丰满，语言清晰度差 18世纪奥地利维也纳的音乐厅，意大利米兰歌剧院 19世纪末20世纪初期美国声学家赛宾（Sabine）的贡献：
Sabine对混响时间的研究—1900年发表《混响》
球面波：点声源发出的波，波阵面为同心球面的波，声线与波阵 面垂直。如人、乐器发出的声波。
平面波：波阵面为与传播方向垂直的平行平面，如多个线声源或 多个点声源叠排。
柱面波：波阵面为同轴柱面，如单个线声源发出的声波。
2、波长：在传播途径上，两相邻同相位质点距离。 单位m(米) 声波完成一次振动所走的距离。
二、波阵面、波长、声速 几何声学：声线的观点研究在封闭的空气中传播； 物理声学：用波动的观点研究声学问题 声线：自声源发出代表能量传播方向的曲线，声的波动限制不 计
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建筑声学8
第十章 建筑声学基本知识
第一节 声音的产生和传播
1、波阵面：声波从声源发出，在某一介质内按同一 方向传播，在某一时间到达空间各点所包络的面称 为波阵面。
07.03.2021
建筑声学15
第十章 建筑声学基本知识
第二节 声音的计量
声波是能量的一种传播形式。人们常谈到声音的大小或 强弱，或一个声音比另一个声音响或不响，这就提出了 声音强弱的计量。
一、 声功率、声强、声压
1、声功率W ：单位时间内物体向外辐射的能量W。（瓦W或 微瓦W ）声源声功率包括全部可听频率范围 声功率是声源本身的一种重要属性。相关声源的声功率： 人正常讲话：50W 100万人同时讲话50W,相当于一个灯泡。 训练有素的歌手：5000~10000 W。 汽车喇叭: 0.1 W, 喷气飞机: 10KW。 应用：在厅堂设计中如何充分利用有限的声功率是很重要的问 题。