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1、室內(nèi)聲學(xué)基礎(chǔ)聲音的吸收和反射擴(kuò)聲過(guò)程很多情況下是發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境的,而房間會(huì)對(duì)聲音產(chǎn)生影響在處理封閉空間的聲性能是,必須對(duì)聲波每次撞擊到房間界面或房?jī)?nèi)物體時(shí)損失的能量進(jìn)行估計(jì)當(dāng)聲音撞擊到房間邊界這樣的大表面時(shí),其能量一部分被反射,一部分被吸收,一部分穿過(guò)邊界繼續(xù)傳播反射:對(duì)于平面波符合反射定律,對(duì)于曲面則有聲音擴(kuò)散和聚焦現(xiàn)象。聲音的吸收和反射廳堂中各方面的尺度應(yīng)比入射波的波長(zhǎng)大幾倍或幾十倍。聲波所遇到的反射面、障礙物的尺寸要大于波長(zhǎng)。常見(jiàn)的吸聲材料吸聲材料:材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料。吸聲結(jié)構(gòu):材料本身可以不具有吸聲特性,但材料經(jīng)打孔、開縫等簡(jiǎn)
2、單的機(jī)械加工和表面處理制成某種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板、穿孔鋁板吊頂?shù)?。在建筑聲環(huán)境的設(shè)計(jì)中,需要綜合考慮材料的使用,包括吸聲性能以及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等多方面,根據(jù)具體的使用條件和環(huán)境綜合分析比較。多孔材料吸聲的必要條件是:材料有大量空隙,空隙之間互相連通,孔隙深入材料內(nèi)部。多孔材料具有大量的內(nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。當(dāng)聲波入射到多孔材料上,聲波能順著孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部,引起空隙中空氣分子的振動(dòng)。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦,使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲多孔吸聲結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)一:表面粗糙的材料,如拉毛水泥等,具有良好的吸聲性能。錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)二:內(nèi)
3、部存在大量孔洞的材料,如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂等,具有良好的吸聲性能。巖棉巖棉:天然巖石及礦物等為原料制成的蓬松狀短細(xì)纖維玻璃棉:熔融玻璃纖維化,形成棉狀的材料,化學(xué)成分屬玻璃類,是一種無(wú)機(jī)質(zhì)纖維礦棉:冶金礦渣或粉煤灰為主要原料者稱礦渣棉共振吸聲結(jié)構(gòu)單個(gè)共振器空腔共振吸收---亥姆霍茲共振器。當(dāng)入射聲波的頻率和這個(gè)系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí),共振器孔頸處的空氣柱就激烈振動(dòng),孔頸部分的空氣與頸壁摩擦阻尼,將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芄舱裎暯Y(jié)構(gòu)穿孔板共振吸收結(jié)構(gòu)在打孔的薄板后面設(shè)置一定深度的密閉空腔,組成穿孔板吸聲結(jié)構(gòu),相當(dāng)于單個(gè)共振器的并聯(lián)組合。當(dāng)入射聲波頻率和這一系統(tǒng)的固有頻率一致
4、時(shí),穿孔部分的空氣就激烈振動(dòng),加強(qiáng)了吸收效應(yīng),出現(xiàn)吸收峰,使聲能衰減。共振吸聲結(jié)構(gòu)薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄膜吸聲結(jié)構(gòu):皮革、人造革、塑料薄膜于其背后封閉的空氣層形成的共振系統(tǒng)。對(duì)中頻(300—1000Hz)有較好的吸收。薄板吸聲結(jié)構(gòu):石膏板、膠合板、硬質(zhì)纖維板等板材周邊固定在框架上,連同板后的封閉空氣層構(gòu)成振動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)低頻(80---300Hz)有較好的吸收。特殊吸聲結(jié)構(gòu)空間吸聲體。尖劈—強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)(聲阻逐漸加大)。吸聲尖劈的吸聲原理為當(dāng)聲波從尖端入射時(shí),由于吸聲層的逐漸過(guò)渡性質(zhì),材料的聲阻抗與空氣的聲阻抗能較好地匹配,使聲波傳入吸聲體,并被高效地吸收。大部分吸聲材料
5、都是疏松的。聲音在穿過(guò)材料時(shí),被空氣流中的阻力所衰減,其中一部分變成熱能。當(dāng)這種疏松材料直接固定在連續(xù)的剛性表面上時(shí),空氣不流動(dòng),因此材料界面無(wú)吸收聲波垂直入射到一界面上時(shí),沿著反方向反射回去的能量與后面持續(xù)到達(dá)的聲波相結(jié)合形成駐波。在界面分界面和距離界面1/2λ處粒子速度很小,距界面1/4λ處粒子速度最大。吸引材料的厚度需要比1/4λ大的多,否則吸聲效果不好。當(dāng)疏松材料與分界面隔開放置時(shí),吸聲性能能明顯增大。在距離墻壁正好1/4λ處放置吸聲材料,吸聲效果成倍增長(zhǎng)房間中聲場(chǎng)的建立和衰減如果聲源保持打開,并繼續(xù)以穩(wěn)定的比率輻射聲音,則房間內(nèi)部的能量的建立會(huì)一直持續(xù)下去,
6、直到達(dá)到平衡狀態(tài)為止,即聲源輻射的聲能與吸收和透過(guò)邊界傳輸?shù)穆暷芡耆胶夥块g中聲場(chǎng)的建立和衰減統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,強(qiáng)度和方向變化的各個(gè)聲束可以進(jìn)行平均,在不靠近聲源或任一邊界表面的房間各點(diǎn)上,存在著均勻擴(kuò)散聲場(chǎng)。擴(kuò)散場(chǎng)diffusefield能量密度均勻、在各個(gè)傳播方向作無(wú)規(guī)分布的聲場(chǎng)。在此聲場(chǎng)中任何一點(diǎn)所接收到的各個(gè)方向的聲能將是相等的。封閉空間中,理想聲場(chǎng)的建立和衰減橫軸代表的是時(shí)間,縱軸代表的是封閉房間中的總聲能。聲音的建立或者衰減曲線都是按指數(shù)形式變化的。以分貝來(lái)描述這個(gè)聲場(chǎng)的建立和衰減過(guò)程。建立是非??斓模p變?yōu)橹本€。線的斜率代表的是衰減比率,單位是分貝每秒d
7、B/s。中心頻率為125Hz的信號(hào),穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)上有很大的波動(dòng),并且在聲能下降時(shí)也存在類似的波動(dòng)。線的斜率表明聲壓以每0.27s、30dB的比率衰減。這說(shuō)明衰減比率為111dB/s。實(shí)測(cè)聲音衰減圖衰減比率111dB/s中心頻率為4Hz的信號(hào),聲壓級(jí)的波動(dòng)不再明顯。聲壓以0.2s、30dB的比率衰減,此時(shí)它的衰減比率為150dB/s。衰減比率150dB/s混響和混響時(shí)間定義:聲音衰減60dB所需要的時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中,在整個(gè)60dB的范圍上測(cè)量聲音的衰減比率很難。因此,一般通過(guò)測(cè)試信號(hào)關(guān)閉后最初30dB衰減測(cè)量的斜率來(lái)定義平均衰減比率,并由此推得混響時(shí)間