建筑环境学第七章,建筑声环境[1]

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7-1.1声波的基本物理性质
声音的频带
频程 把声频范围划分成几个频段，称作频程 或频带
倍频程 两个频率之比为2:1的频程。一般用倍频 程划分频带，中心频率分别为：
31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、
2000、4000 、8000 Hz。
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7-1.2 声音的计量
声源声级叠加：非线性！
两个声源叠加(I、P、W 声级同理)：
L 1L2
LL 11l0g1 (1010)
n 个相同声源L1叠加：
LL11l0gn 两个相同声源叠加，声
级增加了 10 lg2 = 3 dB
L = 3 dB
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7-1.2 声音的计量
实际声压级Lp(r, θ, φ)与参
考声压级Lp0(r)之差: Lp-Lp0(r) r
指向性因数Q —— 实际声
强I (r, θ, φ)与参考声强I0(r )
的比值: I / I0
Q与指向性指数DI的关系：
DI = 10 lg Q
建筑环无境方学向第性七的章点,建声筑源声形环成境的[1声] 压场 18
7-1.3 声源的指向性
指向性因数Q
声源尺寸比波长 大得越多，指向 性就越强
指向性与边界对 声波自由扩散的 阻碍有关
Hz m
处于喇叭状角落， 指向性最强
S0为声源面积，f 为频率，
I～IV是声源的4种位置
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第二节 人体对声环境的反应 原理与噪声评价
媒质的密度
I p2 c
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7-1.2 声音的计量
听觉范围——量级差非常大
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
烦恼阈 ——闻之烦恼不安
p0=20 Pa，I0=1W/m2
疼痛阈 —— 闻之人耳则痛，
p=200 Pa，I =100 W/m2
分量的构成
谐频
880, 1320, 1760, 2200, 2640, 3080, 3520……
基频
同样的音量和 音调上不同的 音色，就好比 同样色度和亮 度配上不同的 色相的感觉一 样。
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7-1.1声波的基本物理性质
普通声响频谱一般为连续频谱
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复音
周期性信号，含有基频和谐频，谐频是基频的整 倍数
其频谱图可以表示为在基频f0和2f0、3f0、…… nf0 处的一系列高矮不等的竖直线——线状谱(离
散谱)
普通声响频谱一般为连续频谱
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7-1.1声波的基本物理性质
乐声的线状谱
音调的高低取决于基频，而音色取决于谐频
波长
声源：振动的固体、液 体、气体
注意：
特性：波长、频率 f、
•声压是空气压强的变化量而
声速 c
不是空气压强本身
•声音传播过程是一个状态传 播过程，而不是空气质点的
c f
输运过程
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7-1.1声波的基本物理性质
声音的传播速度
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 c kRT
k 绝热指数，R 气体常数，T 绝对温度。
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
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7-1.1声波的基本物理性质
声音的频带
W
Lw
10lg W0
可闻阈值 1×10-12W
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7-1.2 声音的计量
声源的扩散和叠加特性
点声源的声功率和声
强：声音球面扩散
W I 4 r 2
声强可以直接叠加，
故有: I Ii
总声压是各声压的均
方根: p pi2
W r
球面波
建筑环境学第七章,建筑声环平境面[1波]
第七章
建筑声环境
清华大学 建筑学院 建筑技术科学系
建筑环境学第七章,建筑声环境[1]
本章内容
建筑声环境的基本知识 人体对声环境的反应原理与噪声评价 声音传播与衰减的原理 材料与结构的声学性能 噪声的控制与治理方法
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声环境控制的意义
创造良好的满足要求的声环境
人耳可以听见范围为 20 ~ 20000Hz
人耳听不见的范围
20 Hz 以下：次声
20000 Hz 以上：超声
中频声
频率
31.25 Hz
低频声
高频声
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Hale Waihona Puke Baidu
7-1.1声波的基本物理性质
声音的频带
简谐音（纯音）
声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音
只需要频率f 和声压幅值Pm就可以描述
建筑环境学第七章,建筑声环境[1]
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7-1.2 声音的计量
声音的度量
分贝标度和声级L ，单位dB
设立的必要性
数据范围太大，如 2×10－5Pa ~ 20Pa，
I0=1×10-12 W/m2
人的听觉响应与声强、声压呈对数关系
声强级 声压级 声功率级
I LI 10 lg I0
p Lp 20lg p0
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7-1.2 声音的计量
声音的计量
声功率W：声源在单位时间内对外辐射的声 能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位 W。也可特指在某个有限频率范围所辐射的 功率，亦称频带声功率。
声强 I：单位时间内通过垂直于传播方向上 单位面积的平均声功率，W/m2。
声压 p：声波的压强与媒质的静压之差，Pa
两个不同声源叠加，差别超过10~15 dB， 可以忽略。
增加的声级数
声源声级差
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7-1.3声源的指向性
声源的指向性
在距声源中心等距离的不
同方向的空间位置处的声
压级不相等
参考声压Lp0(r)
指向性指数DI——在离声源
参考声强I0(r)
相同距离r 处，某个方向的
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 高保真音乐厅
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第一节 建筑声环境的基本知识
声波的基本物理性质 声音的计量
建筑环境学第七章,建筑声环境[1]
1.声音是什么？
《礼记·乐记》： ……感于物而动，故形于声……
在弹性媒质中传播的机 械波