第2章 室内声学原理1-4.
室内声学基础
室内声学基础第一章声音的基本性质一、声音的产生与传播声音是人耳通过听觉神经对空气振动的主观感受。
声音产生于物体的振动，例如扬声器的纸盆、拨动的琴弦等等。
这些振动的物体称之为声源。
声源发声后，必须经过一定的介质才能向外传播。
这种介质可以是气体，也可以是液体和固体。
在受到声源振动的干扰后，介质的分子也随之发生振动，从而使能量向外传播。
但必须指出，介质的分子只是在其未被扰动前的平衡位置附近作来回振动，并没有随声波一起向外移动。
介质分子的振动传到人耳时，将引起人耳耳膜的振动，最终通过听觉神经而产生声音的感觉。
例如，扬声器的纸盆，当音圈通过交变电流时就会产生振动。
这种振动引起邻近空气质点疏密状态的变化，又随即沿着介质依次传向较远的质点，最终到达接收者。
可以看出，在声波的传播过程中，空气质点的振动方向与波的传播方向相平行，所以声波是纵波。
扬声器纸盒就相当于上图中的活塞。
在空气中，声音就是振动在空气中的传播，我们称这为声波。
声波可以在气体、固体、液体中传播，但不能在真空中传播。
二、声波的频率、波长与速度当声波通过弹性介质传播时，介质质点在其平衡位置附近作来回振动。
质点完成一次完全振动所经历的时间称为周期，记为T，单位是秒(s)。
质点在1秒内完成完全振动的次数称为频率，记作f，单位为赫兹(Hz)，它是周期的倒数，即：f=1/T介质质点振动的频率即声源振动的频率。
频率决定了声音的音调。
高频声音是高音调，低频声音是低音调。
人耳能够听到的声波的频率范围约在20—20000Hz之间。
低于20Hz的声波称为次声波，高于20000Hz的称为超声波。
次声波与超声波都不能使人产生听感觉。
声波在其传播途径上，相邻两个同相位质点之间的距离称为波长，记为λ，单位是米(m)。
或者说，波长是声波在每一次完全振动周期中所传播的距离。
声波在弹性介质中传播的速度称为声速，记为v，单位是米/秒(m/s)。
声速不是介质质点振动的速度，而是质点振动状态的传播速度。
建筑声环境第二章打印版
讨论：
1)、α→1，-ln(1-α) →∞——T60→0 时，T60=0 当α较小时，-ln(1-α)≈α 公式简化成赛宾公式，因此赛宾公式成为伊林公 式当α较小时的特例。 2)、T60的意义：T60直接关系到厅堂的听闻效果，是评 价厅堂音质的第一指标。 其影响与分析、设计在音质设计中讲解 即全吸声
d 10 lg e ( cA / 4 V ) ( dB / s )
根据混响时间定义，则混响时间为：
60 6 4V 24 V 55.26 V V T60 K d cAlg e c lg e A c A A
T60 = 0.161V/A
T 混响时间 A ；V 房间体积 室内总吸声； K 与声速有关的常数
在剧场、礼堂的观众厅中，观众席上的吸收一般要比
墙面、天花大得多，有时为了消除回声，常常在后墙 上做强吸声处理，使得室内吸声分布很不均匀，所以 声场常常不是充分扩散声场。这是混响时间的计算值 与实际值产生偏差的原因之一。 再有，代入公式的数值，主要是各种材料的吸声系 数，一般选自各种资料或是自己测试所得到的结果， 由于实验室与现场条件不同，吸声系数也有误差。最 突出的是观众厅的吊顶，在实验室中是无法测定的， 因为它的面积很大，后面空腔一般为(3—5)m，实际上 是一种大面积、大空腔的共振吸声结构，在现场也很 难测出它的吸声系数。因为观众或座椅以及舞台的影 响，存在几个未知数；同样，观众与座椅的吸收值也 不是精确的。
空气吸收系数4M值 （室内温度20度） 频率（Hz) 2000 4000 6300 室内相对湿度 30% 0.012 0.038 0.084 40% 0.010 0.029 0.062 50% 0.010 0.024 0.050 60% 0.009 0.022 0.043
室内声学原理
1851 .2 / 7731 .84 0.24s
混响时间 T 60 的计算
4 V T 60 Lpe - Lpe0 10lg 1 60dB
__
__
C0 S
1
c0 S __ 4V T60
106 T60 0.161
4W 代入上式得， R RC
R —房间常数，单位为 m 2 ，表示房间声学特性重要参数。
可见， R 与 W成正比，与 R 成反比。
__
__
稳态声场的声能密度
若室内声源为均匀的球面波，则：
W 4 1 D R C R 4r
__ __ __ __
0
2
p 10Lp / 20 p0 2 105 10103.3 / 20 2.924
__
解：
__
W 4W D R 2 4r C CRV
__ __
__
__
S=(7.62×6.096×2)+(7.62×3.66×2)+(6.096×3.66×2) =193.3 m 2
R
__
S 1
R
0.2 193 .3 48.3m 2 1 0.2
解：① 由式 LW 10 lg
W 120dB 得声源的声功率为： W0
W 1012 W0 1012 1012 1W
由
QW 4r 2 c0
∵ Q 4,W 1 ，则
4 1 6 3 1 . 48 10 J / m 4 3.14 25 2 344
1条声线单位时间与壁面碰撞总次数：N N X NY N Z 1秒钟所有声线与声源碰撞总次数为：
第二章 室内声学原理
八、如果设计一个厅堂，想使该厅堂的混响时间
控制的比较短，可以采取哪些设计措施？
九、如果一机器在房间发出很大噪音，其工作人
员就在机器旁工作，那么在房间的周墙和屋
顶布置吸声材料，对于减小机器噪音对工作 人员的危害作用大吗？为什么？ 十、要增大声源的指向性？可采取什么有效措 施？
43
1、在波重叠的区域内某些点的振动被加强，
2、在另一些位置，振动被减弱。
27
3、驻波
驻波形成条件： A、两个频率相同、相位相同的声源发出两 列波 B、 在同一直线上不同位置发出并相向传 播，迭加后产生驻波。 特点： （1）、波腹、波节在空间点的位置固定不变。 （2）、相邻波腹和波节之间相距入/4， 相邻波腹或波节之间相距入/2。
Lp = Lw + 10lg （Q/4 r2 + 4/R） Q——声源的指向性因素，它与声源的方向性 和位置有关 Q=1： 无方向性声源放在房间中心时， Q=2：声源位于某一墙面的中心 时， Q = 4：声源在两个界面交线的中心时， Q = 8：声源在三个界面的交角处。 R——房间常数，与房间的吸声特性有关， R = S / （1- ）
34
（３）共振频率的简并——共振频率的重叠
现象。
简并将使那些与共振频率相当的声音大大加 强，导致室内原有的声音失真，并使声场不 均匀，应尽量避免。
35
7x7x7
20 30 40 50 60 70 Hz
6x7x8 20 6x6x9 20 30 40 50 60 70 Hz 30 40 50 60 70 Hz
36
简并将使那些与共振频率相当的声音大 大加强，导致室内原有的声音失真，产 生所谓的声染色现象，并使声场不均匀， 应尽量避免。
室内声学原理.
3
1 0
__
N
若房间平均自由程为 L ，声速为 C ，则在1秒内 C C S 反射的次数n则为 n
0
0 __
__
L
4V
0 __
设N为在t秒内的反射次数，则
代入得， t
t 所以 0
__ __
N nt
C0 S 4V
__
t
__
__
__
__ 4V 1 0
__
C0 S
t
Lp
e
L
pe0
10lg
pe pe 4V 10 lg 10 lg 10 lg 1 2 2 2 p0 p0 pe0
__
pe0
2
2
C0 S
__
t
衰减声压级及衰减时间算例
在一个6.1×5.1×3.7m3的房间内，平均 吸声系数为0.3，问稳态声场声压级衰减 40dB要花多长时间？
立体角
A 立体角定义： 2 r
对于球面：4π
微分立体角
d dA / r 2 sindd
( rsind )( rd ) r2
n 微分立体角内声线数 nsindd 设单位立体角内的声线数为： 4n 则声源往空间发射的声线数为：
声线矢量分解
Z
CZ C cos
__
__
__
__
__
__
__
__
1
__
__
__
__
__
__
__
1 0
__
__
建筑声学声学室内声学基本原理
改进的内容： １、能够正确反映平均吸声系数与混响时间的关系 ２、考虑了空气吸收的影响
二、室内声场
第四节 室内声学基本原理
3.混响时间
计算混响时间时，一般取125、250、500、1000、2000、 4000Hz六个倍频程中心频率。对于录音室和播音室还应 追加63Hz和8000Hz的混响时间。
第四节 室内声学基本原理
前述之室内声音的增长和衰减过程，均未考虑频率这一 因素的影响，这是不全面的。
实际房间受到声源激发时，对不同频率有不同响应，最 容易被激发的频率就是房间的共振频率。
房间被外界干扰振动激发时，将按照他本身的共振频率 （固有频率或简正频率）之一而振动。激发频率越接近 某一共振频率时，共振就越明显，这个频率的声能密度 就得到加强 。 房间共振用驻波原理来解释
1
第一部分 声学基本知识
第四节 室内声学基本原理
点声源在自由声场中声压级随测点距离声源的变化：
LP = LW - 20 lg r -11 （dB）
r —测点与声源的距离 如果距离声源r1处的声压级为L1，则距离声源r2处 的声压级L2为
L2 = L1 - 20lg （r2 / r1）（dB）
4
通常把房间内的声场分成两部分，一部分是由声源直接 传到接收点的直达声所形成的声场，称为直达声场。另 一部分是经过室内表面反射后到达接收点的反射声所形 成的声场，称为混响声场。房间的总声场可以理解为直 达声场和混响声场的迭加
距离声源r处的声压级：
LP
LW
10lg( Q
4r 2
4) R
R Sa
L W — 声源声功率级，dB；
做好声学设计，应对声波在室内的传播规律及室内声场 的特点有所了解
1-1室内声学原理
二、计权网络和频谱
声音的频谱
声音可以是单个频率的纯音，但绝 大数声音是由多个频率组合的复音。通常 人们听到的声音可以由组成它的分音的频 率和强度所构成的频谱来表示。 单线谱与连续谱
音乐为非连续频谱，只含有基频 和谐频，而谐频是基频的整倍数。 普通声频谱一般为连续频谱， 无单线谱图特征。
第五节：驻波与房间共振
三维情况：
c fn 2 nx n y nz l l l x y z
2 2 2
在矩形房间中的共振 1—轴向共振；2—切向共振； 3—斜向共振
由简正频率的表达式可见，在封闭空间内存有大量的 共振频率，很容易被声波激发形成驻波声场。
实验表明，人们对声音强弱的感觉并不直接同声压或声强成比例。例
如，当声强增加至2倍时，我们只觉得声音加强了3分（0.3倍）；当声 强分别增至10倍、100倍、1000倍时，我们的感觉是声音增强了1倍、 2倍、3倍。这种关系恰好同数学中的对数（以10为底的对数）关系相 符。根据对数原理，2的对数等于0.3、10的对数等于1、100的对数等 于2、1000的对数等于3…，因此，正好用来描述我们的听觉。
第一篇 室内声环境
第一章：室内声学原理 第二章：室内声环境评价 第三章：建筑材料及结构的吸声与隔声 第四章：室内声环境设计 第五章：室内音响设备
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
创造良好的满足要求的声环境，可以： 保证居住者的健康 提高劳动生产率 保证工艺过程要求（录音棚、演播室
建筑物理 第2章 室内声学原理
T
60
S
0.161V
ln(1 )
4mV
0.2
• 其中：4m－空气吸收系数；当声音频率 f ≥ 2000Hz 时，必须考虑空气吸收对混响时间 的影响。一般地，4m与湿度、温度有关， 通常按相对湿度60%，室内温度20℃计。
• 4mV－空气吸收量。
混响时间 Reverberation Time （RT）
混响时间 Reverberation Time （RT）
（一）赛宾（Sabine）公式
• 赛宾是美国物理学家，他发现混响时间近似与 房间体积V成正比，与房间总吸声量A成反比， 并提出了混响时间经验计算公式——赛宾公式。
T 60 0.161V A
• 其中：A－室内表面吸声量，
A S
•
S11 S 2
• 早期反射声：指在直达声之后相对延迟时间为 50ms内到达的反射声。这种短延时的反射声难 以与直达声分开，对直达声起到加强作用；
• 混响声：在早期反射声后陆续到达的、经过多 次反射的声音的统称。混响声的长短与强度将 影响厅堂音质（如清晰度和丰满度等）。
五、直达声、早期反射声和混响声
六、室内稳态声压级计算
二、室内声场特点
二、室内声场特点
• 声波在各个界面发生反射、透射和吸收 • 声能的空间分布发生变化 • 声源停止发声后的一段时间内，声音并不
立即消失，声场中存在反射声 • 由于房间的共振可能引起某些频率的声音
被加强或减弱 • 与自由声场有不同的音质
二、室内声场特点
三、室内声场空间分析
三、室内声场空间分析
（一）赛宾（Sabine）公式
T 60 0.161V A
混响时间 Reverberation Time （RT） （二）伊林（Eyring)公式
《室内环境与设备》复习资料
第一篇室内声环境第一章室内声学原理一、填空题：1、声音是在气体、液体或固体等弹性介质中以波动形式传播的机械振动。
2、声音在空气中的传播速度当空气为22℃时，等于344m/s，在常温条件下，空气中的声速为340m/s.3、声音是由声源的振动引起的。
声源在1s内完成的全振动次数称为频率。
它决定了声音的主调，符号为f，单位是赫兹。
4、在声波传播途径上，两相邻同位相质点之间的距离称为波长。
5、在室内声学中感兴趣的声音频率通常从63～10000Hz，相应的波长为5.4～0.034m。
6、单位时间通过垂直于声音传播方向上单位面积的平均声能通量称为声强，符号是I。
7、声强（I）与离开声源的距离（r）的平方成反比地衰减。
这称为几何衰减。
8、声波在空气中传播时，空气媒质某点（体积元）由于受声波扰动后压强超过原先大气静压强的值，称为声压。
9、由于人耳对中高频声音较敏感，对低频声音较不敏感，为了得到比声压级能更好地与人耳响度判别密切相关的升级值，在声级计中加进了“频率计权网络”。
10、对声源方位的辨别，正常人可辨别1°～3°水平方位的变化.在水平方位角0°～60°范围内，人耳有良好的方位辨别力，超过60°就变差。
对竖直方位，可能要在声源变化达10°～15°以上时才能辨别。
11、响度是人对声音强弱的主管评价指标。
人耳对2000～4000Hz的声音最敏感，频率越低，灵敏度越差；而频率很高时，灵敏度也会变差。
12、音高又称音调，是人耳对声音调子高低的主观感觉。
13、声源在自由空间传播时，人们听到的只有来自声源的直达声。
14、颤动回声——会引起声压分布不均，还会发生某些频率声音被增强，某些频率声音被减弱的现象，使声音产生失真，所以在室内设计中应加以避免。
二、名词解释：1、掩蔽效应——人耳在倾听一个声音的同时，如果存在另外一个声音，就会影响到人耳对所听声音的听闻效果。
[建筑声学] 第2讲 室内声学原理
![[建筑声学] 第2讲 室内声学原理](https://img.taocdn.com/s3/m/570a1b7e25c52cc58bd6be8a.png)
一、室内声音的增长、稳态和衰减
【 统 计 声 学 】
二、混响时间 Reverberation Time （RT）
【 统 计 声 学 】
• 室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室 内声压级将按线性规律衰减。衰减60dB所经 历的时间叫混响时间T60，单位是秒（s）。
0.2
• 当声音频率 f ≥1000Hz 时，必须考虑空 气吸收对混响时间的影响。 • 一般地，4m与湿度、温度有关，通常按 相对湿度60%，室内温度20℃计。
4mV－空气吸收量。
二、混响时间 Reverberation Time （RT）
【 统 计 声 学 】
（二）伊林（Eyring）公式
二、混响时间 Reverberation Time （RT）
【 统 计 声 学 】
• 室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室 内声压级将按线性规律衰减。衰减60dB所经历 的时间叫混响时间T60，单位是秒（s）。 • 混响时间，是第一个，也是最重要的音质评价 物理指标。混响时间直接影响厅堂音质的丰满 度和清晰度。
A S
S 1 1 S 2 2 Sn n S 1 S 2 Sn • 赛宾公式适用于 0.2
二、混响时间 Reverberation Time （RT）
【 统 计 声 学 】
（一）赛宾（Sabine）公式 • 赛宾公式有以下的假设条件： • 首先，室内的声音是充分扩散的，即室内任 一点的声音强度一样，而且在任何方向上的 强度也一样； • 其次，室内声音按同样的比例被室内各表面 吸收，即吸收是均匀。
二、混响时间 Reverberation Time （RT）
室内声学原
室内声学原理xx年xx月xx日contents •引言•室内声学原理概述•室内声学设计原则•室内声学效果的影响因素•室内声学设计技巧•实际应用案例分析目录01引言室内声学是研究室内声音传播、音质、降噪和声源定位等问题的学科领域。
室内声学涉及建筑声学、声学、心理声学等多个学科领域。
室内声学的定义良好的室内声学可以提高人们的生活品质和工作效率。
优秀的室内声学设计可以创造出舒适、优美、真实的声音环境，满足人们对于声音品质的需求。
室内声学的重要性室内声学的发展历程室内声学作为一门独立的学科领域，始于20世纪初。
随着科技的发展和人们生活水平的提高，室内声学逐渐应用于家庭、办公室、商场等各类建筑和场所中。
早期的室内声学研究主要集中在音乐厅、剧院等演艺场所。
目前，室内声学已经成为了建筑、电子、通信等多个领域的重要研究方向之一。
02室内声学原理概述1声波传播原理23声波在空气中的传播速度约为340m/s。
声波传播速度声波遇到不同的介质会折射和反射，产生音色和音量的变化。
声波的折射和反射声波在传播过程中会被空气、墙壁等物质吸收，导致声音逐渐减弱。
声波的吸收吸声材料使用具有吸声性能的材料，如海绵、泡沫、纤维板等，可以减少室内回声和噪音。
吸声结构利用吸声结构，如穿孔板、共振腔等，可以吸收不同频率的声波，提高声音清晰度。
吸声原理声反射原理声反射现象声波遇到障碍物时会反射回来，形成回声和混响。
声反射损失通过控制室内表面的反射系数和布局，可以减少反射声波造成的干扰。
声反射和吸声的平衡为了获得最佳的语言清晰度和音乐表现力，需要合理平衡室内声反射和吸声的设计。
03室内声学设计原则响度是室内声学设计的重要因素之一，合适的响度能够让人们更好地听到声音内容，同时避免噪声和回声等干扰。
室内声学设计时需要根据空间大小、容积和用途等因素来综合考虑响度，通常使用声压级和语言传输指数等指标来进行评估和设计。
均匀的声场是指室内各个位置听到的声音大小和音质都应该相对一致，避免出现声聚焦、声盲区和回声等声学问题。
第2章 室内声学原理1-4
R
（1）求指定位置LP ；
（2）保证指定位置LP ，求W； （3） 吸声降噪的理论依据。
【例题】 某观众厅体积为20000m³ ，室内总表面积为 6527m² 。已知500Hz的平均吸声系数为0.232，演员声功率 为340微瓦。在舞台上发声，求距声源39m处（观众席最后 一排座位）的声压级。 解：
W I 4r 2
LP LW 20lg r 11
LP LW 20 lg r 8
W I 2r 2
2、特点：距离增加一倍，声压级减少6dB 【例】：在户外距离歌手10m处听到演唱的声压级为 86dB，在距离80m处的声压级为多少？
解：室外声场——自由声场；点声源，距离增加一倍，
声音在房间内的反射
（二）室内声音反射的几种情况与几何声学
利用几何作图的方法——主要研究一次或二次反射声 分布情况。
几何声学——声线法研究声波在空间的传播 注意2点：
1）声波所遇到的反射界面、障碍物尺寸比声音的波长
大得多。——适合中、高频。 如：63~125Hz低频声，相应的波长为5.4~2.7m，在一个 各个表面尺寸均小于声波波长的小房间，反射定律不适 用。——通常大房间可用几何声学研究
500 0.0025
倍频程中心频率（Hz） 1k 2k
4k 0.0234
60％
0.0044
0.0085
——计算RT时，频率一般取125、250、500、1k、2k、4k 六个倍频程
3、混响时间计算的局限性 1）室内条件与假设条件并不完全一致。
（1）室内吸声分布不均匀；
（2）室内形状，高宽比例过大 ；—— 造成声场分布 不均匀，扩散不完全。
【例题】：据测定，某大厅内稳态声场衰
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）。
• 室内表面平均吸声系数较小（ 0.2 ）时，用赛宾 公式不用依林公式可得到相近结果；在室内吸声系 数较大（ 0.2）时，只能用依林公式较为准确地 计算室内混响时间。
3. 依林-努特生公式
• 赛宾公式和依林公式只考虑了室内表面吸收作用，对 亍频率较高的声音（一般为2000Hz以上），当房间较 大时，传播过程中，空气也将产生徆大的吸收。 • 考虑了室内表面和空气的吸收作用（尤其对高频声） 依林-努特生公式表述： 0.161 V T60 S ln(1 ) 4m V 式中： V——房间容积，m3； S——室内总表面积,m2； ——室内平均吸声系数。 S和 计算方法同上。 4m——空气吸收系数。
用于消声室的强吸声结构吸声系数接近1?帘幕?洞口洞口朝向室外自由声场则从室内角度来看吸声系数为1?人和家具采用个体吸声量表示?空气对高频声吸收较大使用吸声材料和结构的常见错误解析?误认为表面凹凸不平就有吸声功能?在一些早期的厅堂中经常在墙面采用水泥拉毛的装修方式认为这种表面凹凸不平的构造对声音有吸收的作用
例题
• 某观众厅体积为20000m3，室内总表面积为6257m2，已 知500Hz的平均吸声系数为0.23，演员声功率为340μW， 在舞台上収声，求距声源39m处（观众厅最后一排座位 ）的声压级，并计算混响半径。 • 解：根据已知条件，求出房间常数
声学基础_声学原理绪论
声学基础声学基础1绪论2声波的基本性质3管道声学4声波的辐射5声波的接收与散射6室内声学声学基础第1章绪论1.1 声与噪声的概念1.2 声学发展历史131.3 声学研究范畴1.4 课程内容1.5 参考书目第1章绪论1.1 声与噪声的概念声：声音的世界：自然界中的声音, 音乐，语言，噪声波动现象，曾发生过波动说和粒子说的争论声波：在弹性媒质中传播的扰动声音：人耳可听声声源——媒质——受者物体振动——媒质传播——听觉器官或传感器产生反应一种物质波，需要媒质（光波，无线电波为电磁波）噪声的定义：生理学：不需要的声音。
（与时、人、环境、目的有关）物理学：不协调音为噪声，协调音为乐音。
噪声：频率、声强不同声波的无规则组合。
噪声：对人起作用的不愉快声。
人——声噪声对人起作用的不愉快声第1章绪论 1.1 声与噪声的概念声学（Acoustic）研究声波的产生、传播、接收和效应的科学, 关于声音的学问应用声学科学原理改造人类的物质环境1.2声学发展历史第1章绪论1.2 声学发展历史灿烂的古代声学最早的声音研究：自然声音、人类声音、语言、音乐、乐器，房间声学特性声波和水波的类比，共振、天坛古代乐器，编钟，调音乐律：三分损益法第1章绪论 1.2 声学发展历史经典声学发展史人们常将18，19世纪欧洲的声学发展称之为经典声学这里主要从经典声学对声音的产生，传播和接收三方面的研究分别来介绍18，19世纪这近200方面的研究分别来介绍世纪这近多年的历史中，这些伟大的科学家们对声音的探索和认识第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生通常认为最早研究乐器声音起源的人是希腊哲学家彼得y g格拉斯Pythagoras他发现当把两根拉直的弦底部扎牢时，高音是从短的那根弦发出的第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生意大利的伽利略(Galileo Galilei) 在17世纪初作了单摆及弦的研究，得到单摆的周期及弦的振动发声特性。
发现钟摆的周期与振幅无关，而只依赖于决定振动频率的悬线长度，强调了频率的重要性。
建筑声学工程师之室内声学原理
室内声学原理室内声学设计的主要目的就是设置房间的形状、容积以及吸声、反射材料的分布等，以获取室内良好的声环境和听音环境并避免形成声缺陷。
室内声学的原理包括几何声学原理、扩散声场的假定以及室内声音的增长、稳态和衰减。
剧院观众厅、体育馆、会议厅、礼堂、播音室、教室等封闭空间内，不同于室外自由声场，声波在传播时受到室内各个界面的反射与吸收，声波相互重叠形成复杂的声场，如图 3-2所示，这种室内声场的特征主要有：（1）距离声源有一定距离的接收点上，声能密度比在自由声场中要大，不随距离的平方衰减。
（2）声源在停止发声后，一定的时间里，声场中还存在着来自各个界面的迟到的反射声，产生所谓“混响现象”。
（3）声波与房间产生共振，引起室内声音某些频率的加强或减弱。
（4）由于房间的形状和内装修材料的布置，形成回声、颤动回声及其他各种特殊现象，使得室内声场情况更加复杂，如图 3-1所示。
图 3-1 室内声音传播示意图图 3-2 室内声音反射的几种典型情况A,B—平面反射;C--凸曲面的发散作用;D--凹曲面的聚焦作用1音质设计1.1音质的主观评价和客观参量室内音质的好坏是以听众或演奏者们等使用者能否得到满意的主观感受为判断标准的，涉及人们对语言声和音乐声两种声信号的主观感受。
这种主观感受从五个音质评价标准出发，包括合适的响度、较高的清晰度和明晰度、足够的丰满度、良好的空间感及有无声缺陷和噪声干扰。
每一项音质要求又与一定的客观声场参量相对应。
室内音质设计则是通过建筑设计与构造设计保证各项客观物理指标符合主要的使用功能，以满足人们对良好音质的主观感受的要求。
表2-1给出了不同演场用途房间的声学设计与问题解决。
客观参量主要包含声压级与混响时间、反射声的时间分布与空间分布、两耳互相关函数、初始时延间隙、低音比和温暖感等。
1.2混响设计一般的考虑因素:（1）尺寸——当要求短混响时（语言用厅堂），宜将房间体积减至最小；当要求中等或长混响时（音乐用大厅），则要选择大一些的房间体积。
《室内声学》课件
07
室内声学的未来发展
室内声学在智能家居领域的应用前景
语音识别技术：提高智能家居设备的语 音识别准确率
声学传感器技术：提高智能家居设备 的声学传感器性能
声场优化技术：改善智能家居设备的 声场效果
声学材料技术：开发适用于智能家居 设备的新型声学材料
噪声控制技术：降低智能家居设备产生 的噪声
声学设计技术：优化智能家居设备的 声学设计，提高用户体验
音乐厅、剧院等演出场所室内声学设计
06
室内声学效果评估与测量
室内声学效果的评估方法
主观评价法：通过人的听觉感受来评估室内声学效果 客观评价法：通过仪器测量来评估室内声学效果 混响时间测量：通过测量室内混响时间来评估室内声学效果 声压级测量：通过测量室内声压级来评估室内声学效果 噪声级测量：通过测量室内噪声级来评估室内声学效果 声场分布测量：通过测量室内声场分布来评估室内声学效果
频谱分析： 使用频谱分 析仪分析室 内声频谱， 了解声源特 性和室内声
场特性
混响时间测 量：使用混 响时间测量 仪测量室内 混响时间， 了解室内声
学特性
噪声源识别： 使用噪声源 识别技术识 别室内噪声 源，了解噪 声源特性和
影响范围
声场模拟： 使用声场模 拟软件模拟 室内声场， 了解室内声 场分布和影
商业场所室内声学设计
商业场所类型：商场、超市、餐厅、电影院等 声学设计目标：提高音质，降低噪音，创造舒适的购物、用餐、观影环境 声学设计方法：吸声、隔声、扩散、反射等 声学设计案例：某商场、某餐厅、某电影院等
公共设施室内声学设计
公共设施类型：包括学校、医院、商场、办公楼等 声学设计原则：满足功能需求，提高舒适度，降低噪音 声学设计方法：采用吸声、隔声、扩散等措施 声学设计案例：如学校教室、医院病房、商场休息区等
第2章 室内声学原理1-4
20m —— 86-6=80
80m——74-6=68dB
（二）声波在室内的传播
与室外情况不同，形成“复杂声场”。
1、距声源同样的距离，室内比室外响些。
2、室内声源停止发声后，声音不会马上消失，会有一个交混 回响过程。 3、房间较大，且表面形状变化复杂，会形成回声和声场分布 不均，有时出现声聚焦现象。
一、共振
1、定义：当某一频率与房间本身固有频率（共振频率或简 正频率）相等时，该频率处发生共振现象——振动加强 2、驻波：干涉（由两列同频率、同振幅的声波相向传播叠 加）——同一直线入射波、反射波相向传播，入射波、反射 波叠加后形成的波
竖线处，振幅为零——波节
两波节间中点处，振幅达最
大——波腹 ——振动加强——共振
LP LW 20lg r 11
LP LW 20 lg r 8
W I 2r 2
2、特点：距离增加一倍，声压级减少6dB 【例】：在户外距离歌手10m处听到演唱的声压级为 86dB，在距离80m处的声压级为多少？
解：室外声场——自由声场；点声源，距离增加一倍，
减少6dB；
10m —— 86
讨论：
仅考虑室内吸声
当 趋近于1时，ln（1－ ）趋向于∞，使T60 趋向 于零， 与实际物理过程相符，故 无限制——适用 于方案设计阶段。
（3）改进的伊林公式——适用于施工图阶段
0.161 V T 60 s ln(1 ) 4m V
相对湿 度
考虑空气吸声 4m：空气吸收系数
《专业英语》关于混响时间的定义： The time it takes for an initial sound to fade out is called reverberation time。
建筑声学考试重点
第一章:声学基本声场：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的包迹面。
点声源——球面波;线声波——柱面波;面声源——平面波;纵波——质点振动方向与声波的传播方向相平行；横波——质点振动方向与声波的传播方向相垂直；惠更斯原理：在任一时刻，波阵面上的各点都可以看作一个发射于波的新波源，在下一时刻，这些子波的包迹面就是实际波源在此刻的新的波阵面。
声的绕射（衍射）:1）现象：隔障碍物可听到声音2）定义：声波在经过障碍物时，其传播方向要发生改变，能绕过障碍物继续前进的现象。
3）结论：障碍物尺度与声波波长相比足够大，该物体对声传播才有影响，才能改变声的传播方向。
特点：声波的频率越小，波长越长绕射的现象越明显。
声的反射:1）现象：在较大的障碍物前（如墙等）或封闭空间中，听见的声音较旷野里大，甚至声源关闭后，声音较长时间才消失。
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）。
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（尺度应与入比较）声的透射:1）现象：隔墙可以听到声音;2）定义：声传播过程中，部分声能被反射、部分被吸收、部分透过障碍物继续传播驻波:驻波形成条件：A、两个频率相同、相位相同的声源发出两列波B/在同一直线上不同位置发出并相向传播，迭加后产生驻波。
特点：（1）、波腹、波节在空间点的位置固定不变。
（2）、相邻波腹和波节之间相距入/4相邻波腹或波节之间相距入/2。
声的干涉:1）现象在同一空间中可能出现的随位置的不同声能分布不均匀，声音从而随位置变大或变小，甚至声音沉寂的区域。
2）定义：两种频率相同，相位相同或相位差固定的两列波叠加，在重叠区域某些位置振动加强，另一些位置声振动减弱的现象。
室内声学原理
室内声学原理一.室内声场：当一个声源在室内发声时，声波由声源到室内各接收点形成了复杂声场。
对于任一接收点，其所接收到的声音可以简单地看做由三部分组成，即直达声、近次反射声及混响声。
（1）直达声：是由声源直接到达接收点的声音。
在传播过程中，这部分声音不受室内界面的影响，直达声的强度基本上按照与声源距离的平方成反比而衰减。
（2）近次反射声：一般是指在直达声之后相对延迟时间为50毫秒内到达的反射声。
这些短延迟的反射声主要是经由室内界面一次、二次以及少数三次等反射后到达接收点的声音，故称近次反射声。
人耳对于延时为50号秒以内的反射声难以与直达声分开，故这些反射声会对直达声起到加强作用。
此外，短延时反射声和侧向到达的反射声对音质有很大影响。
（3）混响声：在近次反声后续到达的、经过多次反射的声音统称为混响声。
在远场混响声的加强，对于该接收点的声音强度起决定作用，而且其衰减率的大小对音质有重要影响。
二.房间共振在一些内装修材料比较坚硬的房间内，当声源发声时，常会激发这个房间内的某些固有频率（或称简正频率）的声音即出现了房间的共振现象。
当发生共振现象时，声源中某些频率被特别的加强了，在声学上称为出现了“声染色”现象。
此外这种房间共振还表现为使某些频率（主要是低频）的声音在空间分布上很不均匀，即出现了在某些固定位置上的加强和某些固定位置上的减弱。
在一些体积较小的矩形播音室内常常出现的低频嗡声，就是由房间共振引起的。
声染色可能性最大的频率段为100~175Hz，其次为250 Hz附近。
房间产生共振可以用驻波原理加以解释。
驻波是两列同频率、同振幅但沿着某一轴向相向传播的波相互叠加而形成的。
三.隔声罩一般为封闭小空间，同样的噪声源，罩内某点声级比无罩时为高，尤其当罩内无吸收时。
在确定隔声罩的平均隔声量TL时，据使用经验，一般罩内有强吸收或一般吸收、或无吸收时的插入损失分别为20、15和10dB左右。
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主要考虑声音的反射，特别是一、二次反
射。——重点考虑 2. 波动声学： 利用声音的波动性解释一些声学现象，如声衍射 （绕射）、驻波。 3. 统计声学： 从能量角度分析室内声音的状况，增长、稳态和
衰减三个过程。
二、声波在室内的反射与几何声学
（一）声音在室内反射
声源在室内发声时，声波由声源到各接收点形成 复杂的声场。——三个部分组成
以上现象源于：封闭空间内各个界面使声波被反射或扩射。
（三）室内声学——建筑声学
室内声学可采用几何声学、统计声学和波动声学的理论
加以分析。
对建筑师而言，可少些关心复杂的理论分析和数学推 导，重要在于弄清楚一些声学基本原理，掌握一些必要的解 决实际问题的方法和计算公式。
1. 几何声学：声线法（虚声源法）
R
（1）求指定位置LP ；
（2）保证指定位置LP ，求W； （3） 吸声降噪的理论依据。
【例题】 某观众厅体积为20000m³ ，室内总表面积为 6527m² 。已知500Hz的平均吸声系数为0.232，演员声功率 为340微瓦。在舞台上发声，求距声源39m处（观众席最后 一排座位）的声压级。 解：
2）仅考虑反射，忽略波动性。
2.2 室内稳态声压级计算公式及混响半径
一、 室内声音的增长、稳态和衰减——统计声学
从能量角度，考虑室内声源开始发声、持续发声、停止 等情况下声音形成和消失的过程。
二、稳态声压级计算公式
当声功率级为Lw的点声源在室一点的稳态声压级，可
声音在房间内的反射
（二）室内声音反射的几种情况与几何声学
利用几何作图的方法——主要研究一次或二次反射声 分布情况。
几何声学——声线法研究声波在空间的传播 注意2点：
1）声波所遇到的反射界面、障碍物尺寸比声音的波长
大得多。——适合中、高频。 如：63~125Hz低频声，相应的波长为5.4~2.7m，在一个 各个表面尺寸均小于声波波长的小房间，反射定律不适 用。——通常大房间可用几何声学研究
公式应用前提：
R：房间常数
R S 1
1）点声源 2）连续发声 3）声场分布均匀
L
p
Q 10 lg W 10 lg 4 r
2
4 120 R
变形式
3、意义： 通过计算室内声压级，可预测所大厅内能否能达到 满意的声压级及声场分布是否均匀，如果采用电声系统， 还可计算扬声器所需功率。 4、应用
第2章 室内声学原理
2.1 室内声场 2.2 室内稳态声压级计算 2.3 混响时间计算 2.4 房间共振
2.1 室内声场
一、声音在室内、外的传播
二、声波在室内的反射与几何声学
一、声音在室内、外的传播
（一）声音在室外的传播
I W 4 r
2
1、随与声源距离的增加，声能发生衰减。 1)无地面反射： 点声源 2)存在地面反射： L P L W 20 lg r 8
I W 2 r
2
L P L W 20 lg r 11
2、特点：距离增加一倍，声压级减少6dB 【例】：在户外距离歌手10m处听到演唱的声压级为 86dB，在距离80m处的声压级为多少？
解：室外声场——自由声场；点声源，距离增加一倍，
减少6dB；
10m —— 86
40m —— 80-6=74
吸声降 噪依据
【例题】位于房间中部一个无方向性声源在频率500Hz的声功率级
为105dB，房间总表面积为400m2，对频率为500Hz声音的平均
吸声系数为0.1。求： （1）在与声源距离3m处的声压级？
（2）混响半径是多少？
[解] （1）该声源的指向性因数Q=1，将各已知数据带入公式，
LP
Lw
10 lg(
（1）直达声：声源直接到达接收点的声音，不受室内
界面影响，遵循距离平方反比定律。 （2）早期反射声：一般是指直达声到达后，相对延迟 时间50ms（音乐声可放宽到80ms）内到达的反射声， 对直达声起加强作用。——前次反射声
（3）混响声：
早期反射声后陆续到达，经多次反射后的声音。 有些场合直达声外到达的反射声统称为混响声。 混响声：有益反 射声 比较 混响声与回声 回声：强、短延时、 有害反射声
L P 60 dB
而一般要求
基本满足要求，不需电声设备。
三、混响半径rc
讨论稳态声压级计算公式3种情况 ——引入混响半径
1、当r较小（靠近声源），直达声大于混响声，以直达声场为 主——随着距离r的增大，混响声作用逐渐加强
2、当r较大（远离声源），直达声小于混响声，以混响声场为 主——声压级大小主要决定于室内吸声量大小，与距离无关
20m —— 86-6=80
80m——74-6=68dB
（二）声波在室内的传播
与室外情况不同，形成“复杂声场”。
1、距声源同样的距离，室内比室外响些。
2、室内声源停止发声后，声音不会马上消失，会有一个交混 回响过程。 3、房间较大，且表面形状变化复杂，会形成回声和声场分布 不均，有时出现声聚焦现象。
R S 1
L
p
Q 10 lg W 10 lg 4 r
2
4 120 R
6257 0 . 232 1 0 . 232
6
1890 m
2
S 6257 m
Q 1
2
W 340 10
W
r 39 m
求得：
L P 58 . 8 dB
看作由直达声和混响声两部分组成。
直达声强度与距离r的平方成反比，而混响声强度 则主要取决于室内吸声情况。
1、计算公式：
态声压级计算公式：
由直达声场和 混响声场组成
当室内声源声功率一定时，稳态时，室内距离为r的某点稳
指向性因数：Q Q=1（房间中心—自由空间）； 2（壁面中心——半自由空间）；
4（两壁面交线——1/4自由空间）； 8（角落上——1/8自由空间）
3、直达声与混响声作用相等处距声源距离称 “混响半径”rc 。
Q 4 r
2
4 R
r c 0 . 14
4、意义
QR
降低室内噪声时：
1）若接收点在rc 之内，由于接收到的主要是直达声，
用增加房间吸声量的方法没有效果；
2）如果接收点在rc 之外，即远离声源，接收到的主 要是反射声，用增加房间吸声量的方法能明显降噪。