大学建筑物理声学基本知识

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）。
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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）
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第一节 总结
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点
面
声
声
源
源
声源：振动的物体
声波的描述
波频 声 声 长率 速 线
声音
声波
振动在弹性介质中传播 声波的传播特性
的声 现波 象波 越长 明越
源自文库
声 波 的 绕 射
声 波 的 吸 收
声 波 的 反 射
显长
。绕
射
吸 凹凸平
声 面面面
系 声声反
数 聚扩射
焦散
当声 于波 反的 射波 板长 的应 尺大 寸于 。或
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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？
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二、声波的传播特性 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。
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2、声的反射
1）现象：在较大的障碍物前（如墙等）或封闭空间 中，听见的声音较旷野大，甚至声源关闭 后，声音较长时间才消失。
吸声系数不等于吸收系数！！！
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5、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。
3）结果：使声场分布极不均匀。
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6、大气的影响 1）声折射 从地表到几十公里的高空，空气的温度与密度随高度而 变化，由于它们的不均匀性，从而大气层中的声速也是 随位置而变化的。由波的传播特性可知，声波将发生向 声速较小的介质层折射。
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问题：在设计露天剧场时可以如何利用此特性？
白天：在太阳的热辐射下，地表很热，空气的温 度随高度增加而逐渐减小，所以在白天地 面附近的空气层中声线向上弯曲，这样在 水平方向上声传播距离减小，听闻不佳。
声线的意义： 声线代表了声传播的方向但不考虑波动性，因此声传 播问题得到了简化，它是一种研究声传播规律的简明 工具。 几何声学： 用声线来研究声传播的声学。
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3）、 声波与振动的区别
振动： 声波：
相 同点
不同 点
机械运动
质点平衡位置往返，
能量守恒
机械振动 若干质点，各自平衡位置往返 能量传递
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声波波长范围：1.7cm ------17m 频率 f ：质点在单位时间作完全振动的次数。人耳所
能感觉到的频率大约在20——20000Hz之间 声速 C： 声波在单位时间所传播的距离。
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■ 声速的大小与介质的物理性质、温度有关。 空气中： C=331+0.6θ m/s
■ 通常室温下空气中的声速为340M/S.
相
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问题： 1、楼上楼下的住户之间传声，你认为是由
于存在孔洞声音通过绕射现象造成的还 是通过金属管由于金属传声很快造成的。 2、绕射现象会造成哪些危害？与建筑设计 有哪些联系？ 3、反射现象会造成哪些危害？又有哪些好 处？与建筑环境设计有哪些联系？ 4、每种材料都有吸声的特性，你认为这种特 性在建筑环境设计中会有哪些用途？
■声速、波长和频率之间的关系： 波长 = c/f M 声速 C = f · M/S
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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
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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。
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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。
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特点： 1、反射波就象从声波的映象---
O’发出似的。 O’------O 对称。 2、声线入射角等于反射角。
O i
O
入射角i等于反射角
O
反射 O
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3、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
本课程重点研究它的反面——不透声——隔声
二、声波的传播特性
1、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。 举例：在建筑中由于声音的绕射造成的危害
夜间：地表向空中辐射能量（长波）迅速冷却， 从而空气的温度随高度的增加而增加。从 高空到地面声速随高度减小而减小，声线 向下弯曲。在水平方向上声传播距离增 大，听闻效果好。
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白天气温随高度增加而减小，直到约40Km高空，再向 上由于该层大气强烈吸收紫外线，而气温又上升，因 此在40公里以上高空由于气温的升高，又折向地面— —故出现异常听闻区域。 2）空气的吸收 由于空气分子间存在摩擦和热传导，使一部分声能转 化为热能被消耗，其宏观表现为空气的吸收。
第4讲 建筑声学
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第1章 建筑声学基本知识
第1节 声音的产生与传播
一、声波及其描述 1、声波：弹性介质中，机械振动由近及远的传播称为
声波。 2、声波存在条件： 1）声源： 不断振动的物体。 2）弹性介质：传播振动状态的媒质。
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3、声波的描述
1）物理量的描述： 波长入： 振动在一个周期的时间所传播的距离。