建筑物理室內(nèi)聲環(huán)境(III)

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1、第二章室內(nèi)聲學(xué)原理第一節(jié)幾何聲學(xué)第二節(jié)自由聲場(chǎng)與室內(nèi)聲場(chǎng)一、自由聲場(chǎng)中聲音的傳播與聲壓級(jí)計(jì)算1、自由聲場(chǎng)：當(dāng)點(diǎn)聲源向沒(méi)有反射面的自由空間輻射聲能時(shí)所產(chǎn)生的聲場(chǎng)。2、自由聲場(chǎng)遵循距離平方反比定律。W=I/4πr23、聲壓級(jí)的計(jì)算：（1）、自由聲場(chǎng)中聲壓級(jí)的計(jì)算：點(diǎn)聲源在自由空間輻射聲能時(shí)，距聲源r米處的聲壓級(jí)：LPLP=LW-20Lg（r）-11dB其中：LW：聲源的聲功率，dB；r：距聲源的距離，m。（2）、半自由聲場(chǎng)中聲壓級(jí)的計(jì)算：LP=LW-20Lg（r）-8dB二、室內(nèi)聲場(chǎng)特點(diǎn)特點(diǎn)：聲音在封閉空間的傳播。1、聲波在各界面的反射、吸收和透

2、射。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(dòng)回聲及聲染色等缺陷）三、室內(nèi)聲音的增長(zhǎng)與衰減1、室內(nèi)聲音的增長(zhǎng)E（t）：瞬時(shí)聲能密度，J/m3W：聲源聲功率，wC：聲速，m/sA：室內(nèi)總表面吸聲量，m2V：房間容積，m3t：聲源發(fā)聲后所經(jīng)歷的時(shí)間，s。2、室內(nèi)聲音的穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)態(tài)聲能密度）當(dāng)t=0時(shí)，E（0）=0；當(dāng)t=∞時(shí)，E（∞）→4W/CA3、室內(nèi)聲音的衰減E（t）：瞬時(shí)聲能密度，J/m3W：聲源聲功率，wC：聲速，m/sA：室內(nèi)總表面吸聲量，m2V：房間容積，m3

3、t：聲源發(fā)聲后所經(jīng)歷的時(shí)間，s。四、室內(nèi)聲壓級(jí)的計(jì)算當(dāng)聲源在室內(nèi)發(fā)聲時(shí)，室內(nèi)某一點(diǎn)接收到的聲音，可以看成是由直達(dá)聲、早期反射聲、混響聲三部分組成。1、直達(dá)聲、早期反射聲、混響聲（1）、直達(dá)聲：聲源直接到達(dá)接收點(diǎn)的聲音。——這部分聲音不受室內(nèi)各界面的影響，其傳播遵循平方反比定律。（2）、早期反射聲：一般指直達(dá)聲到達(dá)后，50ms之內(nèi)到達(dá)的反射聲。（3）、混響聲：早期反射聲到達(dá)后陸續(xù)到達(dá)的。2、室內(nèi)穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)當(dāng)聲功率LW的聲源，在室內(nèi)連續(xù)發(fā)聲，聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，距離聲源r米處的穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)LP：LW：聲源聲功率級(jí)，dB；Q：聲源指向因子；r：接收點(diǎn)與聲

4、源的距離，m；R：房間常數(shù)，R=Sα/（1-α）；α：室內(nèi)平均吸收系數(shù)，3、混響半徑當(dāng)直達(dá)聲項(xiàng)與混響聲項(xiàng)相等時(shí)，接收點(diǎn)距聲源的距離rc稱之為混響半徑。討論：（1）、當(dāng)r＜rc時(shí)，接收點(diǎn)的聲能主要是直達(dá)聲的貢獻(xiàn)；此時(shí)室內(nèi)做吸聲處理無(wú)明顯意義。（2）、當(dāng)r＞rc時(shí)，接收點(diǎn)的聲能主要是混響聲的貢獻(xiàn)；此時(shí)室內(nèi)做吸聲處理才有意義。（3）、當(dāng)直達(dá)聲大于混響聲時(shí)，易獲得高清晰度；反之，清晰度降低。第三節(jié)混響時(shí)間及計(jì)算混響時(shí)間：當(dāng)室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源停止發(fā)聲后，聲音衰減60dB所需要的時(shí)間。記作：T60或RT單位：秒（s）一、塞賓公式T60=kV/A(s

5、)其中：T60：混響時(shí)間，s；k：常數(shù)，一般取0.161；V：房間容積，m3；A：室內(nèi)總吸聲量，Sαm2；α：吸收系數(shù)。討論（1）、當(dāng)α=1時(shí)，T60=0，但是T60=常數(shù)，與實(shí)際不符。（2）、當(dāng)α<0.2時(shí)，T60=kV/A與實(shí)際接近。二、伊林公式1、假定（1）、室內(nèi)聲音充分被擴(kuò)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；α：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距離——平均自由程（L）。對(duì)于規(guī)則的房間：L=4V/S，單位時(shí)間內(nèi)聲波在室內(nèi)被反射的次數(shù)：n=C/L=CS/4V2、伊林

6、混響時(shí)間計(jì)算公式根據(jù)三項(xiàng)假定，入射聲波強(qiáng)度：I0第一次反射波：I1=I0（1-α），吸收αI0；第二次反射波：I2=I0（1-α）2，吸收αI1；第n次反射波：In=I0（1-α）n。室內(nèi)聲音的衰減率：DD=10Lg（I0/I）D=10Lg（I0/I）=10Lg（1-α）-n=又因?yàn)椋篢60=60/D===若考慮到空氣對(duì)高頻的吸收，T60：混響時(shí)間，s；V：房間容積，m3；S：室內(nèi)總表面積，m2；α：平均吸收系數(shù)；4m：空氣吸收系數(shù)。空氣吸收系數(shù)4m值（室內(nèi)溫度20℃）相對(duì)濕度倍頻程500Hz1000Hz2000Hz4000Hz30%40%5

7、0%60%70%80%--0.00240.00250.00250.00250.00500.00400.00400.00400.00300.00300.01200.01000.00890.00850.00810.00820.03800.02900.02400.02200.02080.0194討論：（1）、當(dāng)α=1時(shí)，Ln（1-α）→∞，T60→0；（2）、當(dāng)α較小時(shí)，-Ln（1-α）≈α，T60=kV/Sα。（3）、伊林混響時(shí)間計(jì)算公式與實(shí)際也有10%~15%的誤差。三、混響時(shí)間計(jì)算公式的精確性混響時(shí)間計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值往往有10%~1

8、5%左右的誤差，有時(shí)會(huì)更大些。1、實(shí)際與假定不符。（1）、室內(nèi)聲場(chǎng)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(zhǔn)確?！障禂?shù)的測(cè)量條件