建筑物理室內(nèi)聲環(huán)境2實用教案

1、第1頁/共33頁第一頁，共34頁。第二節(jié)自由聲場(shn chn)與室內(nèi)聲場(shn chn)一、自由聲場中聲音(shngyn)的傳播與聲壓級計算1、自由聲場：當(dāng)點聲源向沒有反射面的自由空間輻射聲能時所產(chǎn)生的聲場。2、自由聲場遵循距離平方反比定律。 W= I / 4r2第2頁/共33頁第二頁，共34頁。3、聲壓級的計算： （1）、自由聲場中聲壓級的計算： 點聲源在自由空間輻射(fsh)聲能時，距聲源 r 米處的聲壓級：LP LP=LW-20Lg（r）-11 dB 其中：LW：聲源的聲功率， dB； r ：距聲源的距離，m。 （2）、半自由聲場中聲壓級的計算： LP=LW-20Lg（r）- 8

2、dB 第3頁/共33頁第三頁，共34頁。二、室內(nèi)聲場特點 特點：聲音在封閉空間的傳播。1、聲波在各界面的反射、吸收和透射(tu sh)。2、與自由空間音質(zhì)有所不同。3、聲能的空間分布發(fā)生了變化。4、由于形體的不同，也可能產(chǎn)生聲學(xué)上的缺陷。 （共振、回聲、顫動回聲及聲染色等缺陷）第4頁/共33頁第四頁，共34頁。第5頁/共33頁第五頁，共34頁。三、室內(nèi)聲音的增長與衰減1、室內(nèi)聲音的增長 E（t）：瞬時聲能密度，J/m3 W：聲源聲功率，w C：聲速，m/s A：室內(nèi)總表面吸聲量，m2 V：房間(fngjin)容積，m3 t：聲源發(fā)聲后所經(jīng)歷的時間，s。 第6頁/共33頁第六頁，共34頁。2、室

3、內(nèi)聲音(shngyn)的穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)態(tài)聲能密度） 當(dāng) t = 0 時，E（0）= 0； 當(dāng) t = 時，E（）4W/CA第7頁/共33頁第七頁，共34頁。3、室內(nèi)聲音的衰減 E（t）：瞬時聲能密度，J/m3 W：聲源聲功率，w C：聲速，m/s A：室內(nèi)總表面(biomin)吸聲量，m2 V：房間容積，m3 t：聲源發(fā)聲后所經(jīng)歷的時間，s。第8頁/共33頁第八頁，共34頁。四、室內(nèi)聲壓級的計算 當(dāng)聲源在室內(nèi)發(fā)聲(f shn)時，室內(nèi)某一點接收到的聲音，可以看成是由直達聲、早期反射聲、混響聲三部分組成。1、直達聲、早期反射聲、混響聲（1）、直達聲：聲源直接到達接收點的聲音。這部分聲音不受室內(nèi)各界面的

4、影響，其傳播遵循平方反比定律。（2）、早期反射聲：一般指直達聲到達后，50ms之內(nèi)到達的反射聲。（3）、混響聲：早期反射聲到達后陸續(xù)到達的。第9頁/共33頁第九頁，共34頁。2、室內(nèi)穩(wěn)態(tài)聲壓級 當(dāng)聲功率 LW 的聲源，在室內(nèi)連續(xù)發(fā)聲，聲場(shn chn)達到穩(wěn)態(tài)時，距離聲源 r 米處的穩(wěn)態(tài)聲壓級 LP ： LW ：聲源聲功率級，dB ； Q：聲源指向因子； r：接收點與聲源的距離，m； R：房間常數(shù)，R=S/（1- ）； ：室內(nèi)平均吸收系數(shù)， 第10頁/共33頁第十頁，共34頁。第11頁/共33頁第十一頁，共34頁。3、混響半徑(bnjng) 當(dāng)直達聲項與混響聲項相等時，接收點距聲源的距離

5、r c 稱之為混響半徑(bnjng)。第12頁/共33頁第十二頁，共34頁。 討論：（1）、當(dāng) r rc 時，接收點的聲能主要是直達聲的貢獻；此時(c sh)室內(nèi)做吸聲處理無明顯意義。（2）、當(dāng) r rc 時，接收點的聲能主要是混響聲的貢獻；此時(c sh)室內(nèi)做吸聲處理才有意義。（3）、當(dāng)直達聲大于混響聲時，易獲得高清晰度；反之，清晰度降低。第13頁/共33頁第十三頁，共34頁。第三節(jié)第14頁/共33頁第十四頁，共34頁。第15頁/共33頁第十五頁，共34頁?；祉憰r間：當(dāng)室內(nèi)聲場達到穩(wěn)態(tài)后，聲源停止發(fā)聲 后，聲音(shngyn)衰減 60 dB 所需要的時間。 記作： T60 或 RT 單位

6、：秒（s）第16頁/共33頁第十六頁，共34頁。一、塞賓公式 T60 = k V / A (s)其中：T60 ：混響時間 ，s； k：常數(shù)，一般取 0.161； V：房間(fngjin)容積，m3； A：室內(nèi)總吸聲量，S m2； ：吸收系數(shù) 。討論（1）、當(dāng)=1時， T60 =0， 但是T60 =常數(shù)，與實際不符。（2）、當(dāng)0.2時， T60 =kV/A 與實際接近。第17頁/共33頁第十七頁，共34頁。二、伊林公式1、假定（1）、室內(nèi)聲音充分被擴散；（2）、室內(nèi)各表面均勻地被吸收； 其中：S：室內(nèi)各表面面積，m2； ：室內(nèi)各表面吸聲系數(shù)。（3）、聲波在室內(nèi)被反射的次數(shù)決定于反射表面之間的平均

7、距離平均自由程（L）。 對于規(guī)則的房間(fngjin)：L=4V/S， 單位時間內(nèi)聲波在室內(nèi)被反射的次數(shù)： n = C / L = CS / 4V第18頁/共33頁第十八頁，共34頁。2、伊林混響時間計算公式 根據(jù)三項假定， 入射聲波強度： I0 第一次反射波： I1=I0（1-）， 吸收 I0； 第二次反射波： I2=I0（1-）2， 吸收 I1； 第n次反射波： In=I0（1-）n 。 室內(nèi)聲音(shngyn)的衰減率：D D=10Lg（ I0 / I ） 第19頁/共33頁第十九頁，共34頁。 D=10Lg（ I0 / I ） =10Lg （1-）-n =又因為(yn wi)：T60

8、= 60 / D = = =第20頁/共33頁第二十頁，共34頁。若考慮到空氣對高頻的吸收， T60：混響時間，s； V：房間(fngjin)容積，m3； S：室內(nèi)總表面積，m2； ：平均吸收系數(shù)； 4m：空氣吸收系數(shù)。第21頁/共33頁第二十一頁，共34頁?？諝?kngq)吸收系數(shù)4m值（室內(nèi)溫度20）相對濕度倍 頻 程500Hz1000Hz2000Hz4000Hz30%40%50%60%70%80%-0.00240.00250.00250.00250.00500.00400.00400.00400.00300.00300.01200.01000.00890.00850.00810.0082

9、0.03800.02900.02400.02200.02080.0194第22頁/共33頁第二十二頁，共34頁。討論(toln)：（1）、當(dāng)=1時，Ln（1-），T60 0；（2）、當(dāng)較小時，- Ln（1-） ， T60 =k V / S。（3）、伊林混響時間計算公式與實際也有10%15%的誤差。第23頁/共33頁第二十三頁，共34頁。三、混響時間計算公式的精確性 混響時間計算公式的計算結(jié)果與實測值往往有10%15%左右的誤差，有時(yush)會更大些。1、實際與假定不符。 （1）、室內(nèi)聲場不可能均勻； （2）、吸收也不可能均勻。2、代入公式中的數(shù)據(jù)也不可能非常準確。 吸收系數(shù)的測量條件與實際

10、不符合。3、公式?jīng)]考慮房間的共振現(xiàn)象，共振使聲音失真。4、不能計算的實際意義。 （1）、聽眾對T60要求有一定的范圍。 （2）、計算不準可在施工過程中調(diào)整。第24頁/共33頁第二十四頁，共34頁。第四節(jié)第25頁/共33頁第二十五頁，共34頁。 對于共振現(xiàn)象只能用波動理論來解釋（幾何( j h)、統(tǒng)計都不行）。入射波：Pi = P0 COS（k X- t） = P0 COS（k X）反射波： Pr = R Pi = R0 P0 COS（k X+） P= Pi + Pr = P0 COS（k X）+ R0 P0 COS（k X+） = P0 （1+R02+2R0COS（2kX+） ）第26頁/共3

11、3頁第二十六頁，共34頁。 P= P0 1+R02+2R0COS（2kX+） 當(dāng) 2k X+=2n時，n=1、2、3 PP max = P0（ 1 + R0 ） 極大( j d) 當(dāng) 2k X+=（2n+1）時，n=1、2、3 PP min = P0（ 1 - R0 ） 極小第27頁/共33頁第二十七頁，共34頁。討論：為了討論方便，假定=0；（1）、極大，2k X=2n（4 /）X= 2n X = n（/2） 極小，2k X=（2n+1） （4 /）X= （2n+1） X = （ 2n+1）（/4）（2）相距(xingj) L 的兩個平行墻之間產(chǎn)生駐波的條件： L = n（/2） n=1、2

12、、3、第28頁/共33頁第二十八頁，共34頁。（3）、對于三維空間(snwikngjin) f xyz=（nx/Lx）2 +（ny/Ly）2 +（nz/Lz）2Lx、Ly、Lz：房間的長、寬、高。nx、ny、nz：0、1、2、3 （ nxnynz0）第29頁/共33頁第二十九頁，共34頁。一般用（ nx，ny，nz）來表示振動方式；共振頻率重疊現(xiàn)象稱之為：“簡并”。為了克服簡并現(xiàn)象，使室內(nèi)頻率分布均勻，可在房間尺寸、比例(bl)、形狀上選擇最佳方案。振動方式（1，0，0）（0，1，0） （0，0，1）頻 率242424振動方式（1，1，0）（0，1，1） （1，0，1）頻 率3434 34振動方式（1，1，1）頻 率42振動方式（2，0，0）（0，2，0） （0，0，2）頻 率 50 5050第30頁/共33頁第三十頁，共34頁。第31頁/共33頁第三十一頁，共34頁。（4）、共振頻率總數(shù)： 從最低的共振頻率 f 到任(do rn)一頻率 fc， 共振頻率的總數(shù)：第32頁/共33頁第三十二頁，共34頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第33頁/共33頁第三十三頁，共34頁。NoImage內(nèi)容(n