建筑物理(声学复习)总结.doc

第10章建筑声学基本知识

1. 声音的基本性质

① 声波的绕射

当声波在传播途径中遇到障板时.不再是直线传播，而是绕到障板的背后改变原來的传播方向，在它的背后继续传播 的现象。 ② 声波的反射

当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长人得多的障板时，声波将被反射。 ③ 声波的散射（衍射）

当声波传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中, 这种现象称为散射，或衍射。 ④ 声波的折射

像光通过棱镜会弯曲，介质条件发生某些改变时，虽不足以引起反射，但声速发生了变化，声波传播方向会改变。这 种由声速引起的声传播方向改变称之为折射。 白天向下弯曲 夜晚向上弯曲 顺风向下弯曲 逆风向上弯曲 ⑤ 声波的透射与吸收

当声波入射到建筑构件（如顶棚，墙）时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动 或声音在英内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗（吸收）。 根据能量守恒定理：

E 0 = E z + £a + E r

£0一一单位时间入射到建筑构件上总声能；

E r 一一构件反射的声能；E a 一一构件吸收的声能；E r 一一透过构件的声能。

透射系数T = E r /E Q ；

反射系数/=E Z /£0；

实际构件的吸收只是优，但从入射波和反射波所在空间考虑问题，常常定义吸声系数为:

⑥ 波的干涉和驻波

1 •波的干涉：当具冇相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时，在波逼叠的区域内某些点处，振动始终 彼此加强、而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消的现彖"

2•驻波：两列同频率的波在同一直线匕相向传播时，可形成驻波。

2•声音的计量

① 声功率

指声源在单位时间内向外辐射的声能。符号 单位：瓦（W ）或微瓦（屮）。 ②

声强

声波—振动在弹性介质中传播］ 声波的传播特性

声波波长越长绕射

的现象越明显。

定义1:是指在单位时间内，改点处垂直于声波传播方向的单位團积上所通过的声能。 定义2：在声波传播过程中单位而积波阵而上通过的声功率。 符号：I ,单位：

,dW I = ----

dS

总义：声强描述了声能在空间的分布；衡最声波在传播过程中声音强弱的物理量。

可听声强范围10 12 W/m 2一一1 W/m 2

1. 在无反射声波的自由场屮，点声源发出的球面波，均匀向四周辐射声能，

因此，距离声源中心为厂的球面上的声强为： /亠

4/rLr

2. 对于平面波：声线互相平行，同一束声能通过与声源距离不同的表面时，

声能没有聚集或离散，即与距离无关，所以声强不变。 ③ 声压

1. 定义：是指介质屮有声波传播时，介质屮的压强相对于无声波时介质 静压强的

改变量，是一个标：ft,用P 表示。

2. 单位：Pa （帕斯卡），就是压强的单位，即N /m\

3•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冇效声压。如未说明，通常所指的 声压即为有效声压。

4. 对于简谐波，有效声压等于瞬时声压的最大值除以血，BP ： P = 年。

5. 声压与声强关系：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：

P°c

P ---- 有效声压，N / m'；

p {} ---- 空气密度Kg / m 3；

C ---- 空气中的声速，m / s ； p （）C ----- 空气的介质特性阻抗。

④ 声能密度

1.

定义：声强为/的平面波，在单位面积上每秒传播的距离为c,则在这一空间声能密度D 为：

D = -

（W. s/m 或 J/m :，）

c

2. 声能密度只能描述单位体积内声能的强度，与声波的传播方向无关，应用于反射声来:自各个方向的室内声场时, 最为

方便。

3. 声压级.声强级.声功率及其叠加

① 声压级

以10倍为一级划分，从闻阈到痛阈可化为10°~106七个等级。（20倍之）

注总：要特別指出的是声强级、声压级、声功率级和声强、声压、声功率是不同的概念，以分贝为单位的各种“级” 只有相对比值的意义，其数值人小与所规定的基准值有关。 ④ 声级的叠加

厶厂201g 彳

(dB)

P 一一某点声压，N/m 2； 代一一参考声压, ② 声强级

以IO"12 W/m 2为参考值。（10倍之）

厶=101g*

③

声功率级

取2X105 为参考值。

(dB)

将声功率以“级”表示，便是声功率级，单位也是分贝。％—一参考声功率，10"肌

Itlio 9川馳A 止的闻枳bR 肉的X* （•/ 以

穴出$（“ risia

当几个不同的声源同时作用与某一点时，若不考虑干涉效应，该点的总声能密度是各个声能密度的代数和。

E = E 、+ E? + ....... + E n （w/m :）

它们的总声压（有效声压）为各声压的 ________

p=jp;+p;+……+用 （N/nr ） 声压叠加时，不能进行简单的算术相加，而要求按照对数

运算规律进行。

P

声压级相加的实用计算表

表]

声JE 级曼（口严心一仏）（（^）

AL （加到较大"个声压级Ip 〕上的ft ）（dB ）

0〜1 3 2〜3 2 4~9

1 】0及10以上

声压级相减的实用计算表

声压级左（ALp = S 总一 L pO ）（ dB ）

AL （从—扣除的dB 数XdB ）

0 至少为】0

1 7

2 4

3 3 4〜5 2 6〜9

1 10及10以上

⑤ 响度，响度级

如果某-•声音与已选定的1000Hz 的纯音听起来同样响，这个1000Hz 纯音的声压级值就定义为待测声音的“响度级”。 响度级的单位为方（Phon ）。 ⑥

声音的频谱

声音往往包含多个频率，所冇频率的集合成为频谱。 种类：线状谱：若干纯音组成（乐咅）。

连续谱：山所有频率的声音组成。如机器设备发出的噪声，一般不能用离散的简谐分量表示

频程：通常频带划分方式通常不是在线性标度的频率轴上等距离划分频带，而是以各频带的频程数

n 来划分。

/? = 10 logoC -^-） 即■^■ = 2" 扎 上界频率；f[

下界频率。

⑦ 声源的指向性

1当声源的尺度比波长小的多时，可以看做物方向性的“点声源S 在距离声源中心等距离处的声压级相等。

2当声•源的尺度与波长相差不多或更人时，它就不是点声源，可看成由许多点声源组成，叠加后各方向的辐射就 不一样，因而具冇指向性，在距离声源中心等距离的不同方向的空间位胃.处的声压级不相等。 3声源尺寸比波长大的越多，指向性就越强。

4. 人耳听觉特性

① 最高和最低的可听频率极限：20v 20000Hz ② 最小与最大的可听声压级极限：0-120dB 。

声压级在120dB 左右，人就会感到不舒服；130dB 耳朵内将山痒痒的感觉；140dB 耳朵疼痛；继续升高将造成而出血, 损坏听觉机构。

p

J 严+严+.・・+用

L /,=20lg- = 201g^———-

坊）

勺）

/ 5“

= 201gQ （10 莎尸 +（10 莎尸 +（10 莎）2 +... + （10 莎）2

= 101g （10°,Lp,

+10°」5 +10叫 + .+10。•切）