教室声环境研究报告

一.题目：阶梯教室中反射板对声品质的影响

二.摘要：对比调查问卷中几个典型的阶梯教室，参考相关文献，研究反射板的位置对教室声环境中声品质的影响，并找出反射板的最佳放置位置。

三.引言：

1.1研究问题:

大型教室不仅要满足混响时间的要求，还要注意设置适当反射面，以充分利用第一次反射声，保证室内有足够的声压级和均匀的声场分布。

1.2研究目的:

充分了解沈阳建筑大学阶梯教室的声环境优劣状况，对影响声环境的反射板方面的因素做出科学的解释，分析反射板的空间位置对老师讲课、学生听课效果的影响。

1.3研究背景:

许多学生是由于较差的教室声环境，听不清老师讲课内容而开始厌学甚至逃课的；劣质的教室声环境还对教师健康不利，许多老师为使坐于教室后部的学生听清楚而不得不提高声音，以致诱发许多疾病。相关资料也表明，良好的教室声环境将使许多人获利，首先受益非浅的是有听力缺陷的学生，他们可以获得想学的知识；其次，正常听力的学生也会因为良好的声环境而避免被打扰，更专注于学习；而良好的教室声环境对教师健康也是相当有帮助的。

1.4研究假设:

本文以沈阳建筑大学乙四503中的200人用阶梯教室为例进行分析，但反射板具体设置与实际不同，该教室如图5—4所示，开间和进深分别为14．4 m和10．8m，层高4．5 m。该教室相关说明及假定如下：

声学处理采用矿棉装饰吸音板吊顶(井字梁下留约150 mm大空腔)，反射板设置方案一在讲台上部离黑板600 mm处设12 m2的反射板，倾角100，最低边离地面3．1 m；方案二在黑板两侧分设6 m2的反射板，尺寸3 m×2 nl，最低边离地面1．7 131，顶部离地面3．7 m，接着吊顶，所选材料均为铝合金微穿孔板，且反射板里加50厚玻璃棉毡。其中矿棉装饰吸音板采用某建材制品厂生产的13厚FH9717型吸音板，铝合金微穿孔板面层1 mm厚，孔径0．8 mm，穿孔率1％。

1.5研究的意义:

将有利于教师健康，有助于学生学习，方便教与学的相互交流良好的教室声环境将使许多人获利，首先受益非浅的是有听力缺陷的学生，他们可以获得想学的知识。合理的放置反射板将有效的发挥建筑建构的作用，缩小建筑空间，节省使用的吸声材料。

四.研究方法:

利用声线法确定教室的反射板:

以一间矩形教室该矩形教室平面尺寸为14．4 mxl0．8 m，层高4．5 m，窗户总面积54．4m2，安装普通玻璃，设两个普通硬木拼板门，上有亮子，门洞面积为7．2 m2；该教室原形为太原理工大学新建教学主楼1 50座的阶梯教室，在为使模拟及其实验效果明显，净高取3．4 m，不考虑阶梯，也即考虑了前面观众对直达声的吸收，这样当设置阶梯，地面逐渐升起时，不仅满足视线要求，而且避免前面观众的声吸收，声学效果将会比实验时好。其余门窗设置等同教室原形。该教室声源假定离地面1．78 m，也即离讲台面1．58 irl左右，学生就座后，耳朵离地面约1．1～1．2 m；教师不可能固定一个位置不动，所以Sl，S2、S3．S4为声源活动位置，其中Sl，S 2之间约3 m左右，s3．s4之间约0．6 m左右，相应SI’，S2’．S3’．S4’为s1．S2．S3．s 4镜像点。见图5—2。要使教师在可能位置讲课时，都能将近次反射声反射到教室后部，需要设置反射板的最小面积范围为ADGF，其中AD=5．6 m，GF=3．0 m，满足反射板设置的边长要求，如反射板倾斜合适角度以及教室是阶梯教室时，其尺寸将会另有变化。

五、研究结果及分析

1.反射板选材对教室声品质影响的模拟分析

在容积较大而没做任何声学处理或声学处理不成功的教室，其普遍存在的问题是响时间过长、背景噪声较高、声压级尤其是教室后部声压级较低等现象，以致降低了教室的语言可懂度。其中较低的声压级是影响语言可懂度的主要因素之一，为了提高教室声压级，则需设置声学反射板(必要时还得设置电声辅助)。声学反射板设置讲台顶部或黑板两侧时，反射声的来源方向与声源方向一致，给人亲切的感觉，即虽然离声源较远，但就像在近处一样，设在侧墙的反射声给听者环绕感，一般音乐厅、影剧院等观演类建筑用的较多，教室一般不用；教室后部一般不设反射材料，以免形成回声。反射板设置角度、面积等除要满足设置原则，还与教室尺寸、座位升起坡度等有关。借助声学软件EASE模拟分析反射板所选材料不同时对教室声环境的影响。

1.1混响时间的频率特性:

我国《民用建筑隔声设计规范》规定，对于体积在500～1000m 3范围的合班教室，500 Hz频率时的混响时间为1 S，其中混响时间可有0．1 S的变动幅度，教室体积可有10％的变动幅度Il”。从图5—5可见：两种情况下混响时间均满足要求，且低频、中频和高频混响时间基本接近。反射板悬挂在讲台项部时的混响时间要比反射板布置在黑板两侧时的混响

时间略长。500 Hz时的混响时间分别为O．91 S和O．88 S。频率(1iz)

1.2声压级及其信噪比:

美国ANSI S12．60一2002标准规定教室信噪比(S／N)最小应为15 dB，“教室声学”研究表明教室信噪LE(S／N)d'于10 dB时，听力正常的学生语言清晰度会严重降低，要使听力上有缺陷的儿童听清楚，需要至少15 dB的信噪比。教室1000 Hz时背景噪声采用40 dB：当声源位于讲台左、右两侧时对教室声压级的分布情况有影响；悬挂在讲台顶部反射板的反射效果要比黑板两侧反射板的反射效果略好，其相应的信噪比也较高。

1.3辅音清晰度损失率(Alcons):

语言可懂度是混响时间、声压级和信噪比等的综合评价标准，语言可懂度有许多评价指标，现以辅音清晰度损失率(Alcons)为指标说明，损失越小，可懂度越好，根据软件规定损失率为O％～7％时，优秀：7％～11％时良好；11％～15％为一般；15％～18％时较差：18％以上很差，不可接受。分析表5—3可知，反射板设于两种不同位置时，均有比较满意的结果；其中在黑板两侧布置反射板的教室声学效果较好：声源位于讲台中央比位于讲台两侧时，整个声场有较好的语言可懂度。表5--3反射板位置不同时，对应的声学特性模拟值。

2.反射板布置位置对教室声品质影响的模拟分析:

反射板一般设置于(或悬挂于)大厅的顶棚下，以使反射声能不致因掠过前部席位而被吸收，同时，反射板在满足装修等要求时，应尽量装的低些，以使听众接受到的直达声和反射声之间的时差减到最小；但在阶梯教室里，一般也在讲台附近墙面设置竖直反射板，因为演讲者可能经常站在讲台一侧讲话，并很可能背朝着部分听众。无论从讲台两侧还是顶部传来的近次反射声，都能给听众亲切感，即虽然离声源较远，但就像在身边发声一样。本节将以150人阶梯教室为例，用声学软件EASE分析反射板装于讲台顶部和黑板两侧时的不同声学效果。