室内声学原理

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三讲 室内声学原理,随与声源距离的增加，声能发生衰减。对于点声源有：,一、声音在室外与室内的传播,之声波在室外空旷地带的传播规律,距离增加一倍，声压级减少6dB。,对于存在地面反射的情况，有：,与室外情况很不同。形成“,复杂声场,”。,1、距声源同样的距离，室内比室外响些。,2、室内声源停止发声后，声音不会马上消失，会有一个交混回响的过程，一般时间较短。夸张：“绕梁三日，不绝于耳”,3、当房间较大、而且表面形状变化复杂时，会形成回声和声场分布不均，有时出现声聚焦、驻波等。,以上现象源于：封闭空间内各个界面使声波被反射或散射。,一、声音在室外与室内的传播,之声波在室内封闭空间的传播,在室内声学中，可以用几何声学、统计声学和波动声学的理论加以分析。但对于建筑师来讲，可以少些关心复杂的理论分析和数学推导，,重要的是在于弄清楚一些声学基本原理，掌握一些必要的解决实际问题的方法和计算公式，特别是弄清楚物理意义。,一、声音在室外与室内的传播,之建筑声学,二、声波在室内的反射与几何声学,之反射界面的平均吸声系数,反射界面的平均吸声系数,混响室,界面全反射，声能在声音停止后，无限时间存在。,普通厅堂,房间等,界面部分反射，声能在声音停止后，经过多次反射吸收，能量逐渐下降。,消声室,界面全吸收，声能在声音停止后，完全没有任何反射吸收，在接触界面后，声能立即消失。,二、声波在室内的反射与几何声学,之声音在房间内的反射,声音在房间内的反射,二、声波在室内的反射与几何声学,之声音在房间内的反射,声音在房间内的反射,二、声波在室内的反射与几何声学,之室内声音反射的几种情况,室内声学中，常利用几何作图的方法，主要研究一次或二次反射声分布情况。,在使用几何声学方法时应注意两个条件：,1）只考虑能量关系。,2）声波所遇到的反射界面、障碍物尺寸应比声音的波长大得多。,二、声波在室内的反射与几何声学,之室内声音的增长、稳态和衰减,从能量的角度，考虑在室内声源开始发声、持续发生、停止等情况下声音形成和消失的过程。,三、混响时间,ReverberationTime(RT),之混响时间的定义,室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室内声压级将按线性规律衰减。衰减60dB所经历的时间叫混响时间T60，单位S。,三、混响时间,ReverberationTime(RT),之混响时间的定义,实际的混响衰减曲线。由于衰减量程及本底噪声的干扰，造成很难在60dB内都有良好的衰减曲线，因此有时取T30或T20代替T60。,三、混响时间,ReverberationTime(RT),之赛宾(Sabine)公式,赛宾是美国物理学家，他发现混响时间近似与房间体积成正比，与房间总吸声量成反比，并提出了混响时间经验计算公式赛宾公式。,公式适用于：,三、混响时间,ReverberationTime(RT),之伊林（Eyring)公式,公式中：,4m空气吸收系数，空气吸收=4mV,当频率取=2KHz时，一般地，4m与湿度温度有关，通常取相对湿度60%，温度20,o,C时，4m为2KHz0.009 4KHz 0.022计算RT时，一般取125、250、500、1K、2K、4K六个倍频程中心频率,三、混响时间,ReverberationTime(RT),之混响时间计算的不确定性,、混响时间计算的不确定性包括下列两方面：,、,室内条件与原公式假设条件并不完全一致。1）室内吸声分布不均匀 2）室内形状，高宽比例过大 造成声场分布不均匀，扩散不完全,、计算用材料吸声系数与实际情况有误差一般误差在10%15%,、计算RT的意义：,、“控制性”地指导材料的选择与布置。、预测建筑室内的声学效果、分析现有的音质问题,四、室内声压级计算及混响半径,当室内声源声功率一定时，稳态时，在室内内距离为r的某点声压级可以预计，室内稳态声压级的计算公式为：,公式前提：,1）点声源2）连续发声3）声场分布均匀,指向性因数：Q,Q=1,2,4,8,混响半径：,混响声能密度=直达声能密度=混响半径,普遍存在的共振现象：暖瓶倒水、口腔发声等等。,在房间内存在共振现象：,驻波,五、房间的共振与共振频率,五、房间的共振与共振频率,简并现象：当不同共振方式的共振频率相同时，出现共振频率的重叠，称为“简并”。,简并出现时，共振频率的声音被大大加强，形成频率特性的失真，低频会产生翁声，或产生“声染色”（coloration),五、房间的共振与共振频率,防止简并现象的根本原则：使共振频率分布尽可能均匀。,具体措施有：1）选择合适的房间尺寸、比例和形状；2）将房间的墙或天花做成不规则形状；3）将吸声材料不规则地分布在房间的界面上。,五、房间的共振与共振频率,