柳孝图《建筑物理》课后习题及详解(建筑声学)【圣才出品】

第3篇建筑声学

第1章声音的物理性质及人对声音的感受

1．什么是正常听觉的频率范围，语言声、音乐声大致的频率范围，以及建筑声环境分析的主要频率范围？

答：（1）正常人耳可听的频率范围为20～20000Hz，语言声的频率范围是160～5200Hz，音乐声的频率范围大致是50～11000Hz。

（2）就建筑声环境而言，常用的8个倍频带的中心频率是63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz及8kHz。250Hz以下的倍频带通常称为低频，500Hz至1kHz 的倍频带是中频，2kHz以上的倍频带称为高频。

2．什么是声音的频谱图？用图分析连续的频谱和只有纯音成分的频谱的区别。

答：声音的频谱图是用来表示声音各组成频率的声压级分布图，其以频率（或频带）为横坐标，声压级为纵坐标。连续频率成分的噪声的频谱是连续谱，为连续的曲线；纯音成分的频谱是具有单一频率的声音的频谱，其频谱图为一直线段。

图1-1 纯音的频谱图1-2 随机噪音的频谱

3．什么是倍频带？倍频带中心频率与其上限频率及下限频率的关系如何？中心频率为500Hz的上限频率和下限频率各是多少Hz？

答：（1）倍频带是两个频率限值之间的连续频率，频带宽度是频率上限值与下限值之差。正常人耳可听的频率范围相当大（20～20kHz），不可能处理其中某一个的频率，只能将整个可听声音的频率范围划分成为许多频带，以便研究与声源频带有关的建筑材料和围蔽空间的声学特性。

（2）倍频带的中心频率须由上限频率与下限频率的几何平均值求得，就是上限频率与下限频率乘积的平方根。

（3）中心频率为500Hz，其上限频率为：=1.414×500=707Hz 下限频率为：=0.707×500=353.5Hz

4．倍频带与1／3倍频带有什么关系？列出在建筑声环境频率分析中常用的倍频带中心频率和1／3倍频带中心频率。

答：（1）在某些情况下，为了更仔细地分析与声源频率有关的建筑材料、噪声环境和围蔽空间的声学特性，用1／3倍频带作测量分析。每个倍频带分为3个1／3倍频带。

（2）常用的8个倍频带的中心频率是63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz及8kHz。

（3）常用1／3倍频带中心频率如图

图1-3

5．对声音的计量使用“级”，有什么实用意义？

答：声音的物理计量，入声功率、声强、声压，通常使用的数值都较小，不方便使用。而且近似的与他们的对数值成正比，因而引入“级”的概念，以便使用和计量。

6．声强和声压有什么关系？声强级和声压级是否相等？为什么？

答：（1）声压和声强有密切的关系，在不受边界影响的情况下（即远离反射或吸收的界面或称自由声场），某点的声强与该点声压的平方成正比，即：

p——有效声压，N／m2；

ρ0——空气密度，kg／m3，一般为1.225kg／m3；

c——空气中的声速，m／s。

（2）在一般的建筑声环境条件下，忽略空气特性阻抗（ρ0c）的影响，认为声强级和声压级的数值近似相等。

①声强级的表示式为：

L I——声强级，dB；

I——所研究的声音的强度，W／m2；

I0——基准声强，其值为1012W／m2。

②声压级的表示式为：

L P——声压级，dB；

p——所研究的声音的声压，N／m2；

P0——基准声压，其值为2×10-5N／m2。

7．已知下列声强度，以及基准声强度I0=10-12W／m2，求它们的声强级。（1）0.0001W ／m2，（2）0.0002W／m2，（3）0.0008W／m2。

解：

（1）L1=10lg（0.0001／10-12）=10lg（1×108）=80dB

（2）L2=10lg（0.0002／10-12）=10lg（2×108）=83dB

（3）L3=10lg（0.0008／10-12）=10lg（8×108）=89dB

8．已知下列各种声源的声功率，以及基准声功率W0=10-12W，求各声源的声功率级。（1）200W（锅炉房），（2）12W（交响乐队），（3）0.25W（响的扬声器），（4）0.00005W （响的嗓音）。

解：

（1）L1=10lg（200／10-12）=10lg（2×1014）=143dB

（2）L2=10lg（12／10-12）=10lg（12×1012）=131dB

（3）L3=10lg（0.25／10-12）=10lg（2.5×1011）=114dB

（4）L4=10lg（0.00005／10-12）=10lg（5×107）=77dB

9．在户外距离歌手10m远处听到演唱的声压级为86dB，在距离80m远处听到声压级为若干？

答：室外声场——自由声场；点声源，距离增加一倍，减少6dB；

10m—86 20m—86-6=80 40m—80-6=74 80m—74-6=68dB。

10．已知一台风扇的倍频带声压级如下表，求其总声压级。

解：总声压级计算方法由大到小逐步叠加：

11．如果车间内一台设备运转时的噪声级为80dB，当20台同样设备同时运转的总噪声级为若干？

解：略

12．某居民区与工厂相邻。该工厂10台设备运转时的噪声级为54dB。如果夜间的环境噪声级容许值为50dB，问夜间只能有几台设备同时运转？

解：

所以夜间只能有3台设备同时运转。

13．在声音的计量中为什么要用频率计权网络？说明dB与dB（A）的区别。依第10题所给数据计算风扇噪声的A声级并与已计算的总声压级数值作比较和分析。

答：（1）在声音的计量中用频率计权网络的原因

从等响度曲线出发，在测量仪器上通过采用某些滤波器网络，对不同频率的声音信号实行不同程度的衰减，使得仪器的读数能近似地表达人对声音的响应，这种网络称为频率计权网络。就声级计而言，设立了A、B、C三种计权网络。频率计权网络是根据人耳对声音的响应特性而设计的听觉修正电路，它按照等响度曲线对不同频率的声音进行不同程度的衰减。

（2）dB与dB（A）的区别

dB只是理论上的值。在现实中，必须要通过一定的设施进行测量才知道结果。为了照顾人的感觉，分别设计了三种计量（实际就是计权）方式，并按此方式设计了计量设备。所以在现实中测出来的只能是dB(A)，不存在dB。