室內(nèi)聲學(xué)裝修

1、室內(nèi)聲學(xué)基礎(chǔ)室內(nèi)聲學(xué)基礎(chǔ)第一章第一章聲音的基本性質(zhì)聲音的基本性質(zhì)一、聲音的產(chǎn)生與傳播一、聲音的產(chǎn)生與傳播聲音是人耳通過聽覺神經(jīng)對空氣振動的主觀感受。聲音產(chǎn)生于物體的振動，例如揚聲器的紙盆、撥動的琴弦等等。這些振動的物體稱之為聲源。聲源發(fā)聲后，必須經(jīng)過一定的介質(zhì)才能向外傳播。這種介質(zhì)可以是氣體，也可以是液體和固體。在受到聲源振動的干擾后，介質(zhì)的分子也隨之發(fā)生振動，從而使能量向外傳播。但必須指出，介質(zhì)的分子只是在其未被擾動前的平衡位置附近作

2、來回振動，并沒有隨聲波一起向外移動。介質(zhì)分子的振動傳到人耳時，將引起人耳耳膜的振動，最終通過聽覺神經(jīng)而產(chǎn)生聲音的感覺。例如，揚聲器的紙盆，當音圈通過交變電流時就會產(chǎn)生振動。這種振動引起鄰近空氣質(zhì)點疏密狀態(tài)的變化，又隨即沿著介質(zhì)依次傳向較遠的質(zhì)點，最終到達接收者?？梢钥闯?，在聲波的傳播過程中，空氣質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相平行，所以聲波是縱波。揚聲器紙盒就相當于上圖中的活塞。在空氣中，聲音就是振動在空氣中的傳播，我們稱這為聲波。聲波可

3、以在氣體、固體、液體中傳播，但不能在真空中傳播。二、聲波的頻率、波長與速度二、聲波的頻率、波長與速度當聲波通過彈性介質(zhì)傳播時，介質(zhì)質(zhì)點在其平衡位置附近作來回振動。質(zhì)點完成一次完全振動所經(jīng)歷的時間稱為周期，記為T，單位是秒(s)。質(zhì)點在1秒內(nèi)完成完全振動的次數(shù)稱為頻率，記作f，單位為赫茲(Hz)，它是周期的倒數(shù)，即：f=1Tf=1T介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率即聲源振動的頻率。頻率決定了聲音的音調(diào)。高頻聲音是高音調(diào)，低頻聲音是低音調(diào)。人耳能夠聽到的

4、聲波的頻率范圍約在20—20000Hz之間。低于20Hz的聲波稱為次聲波，高于20000Hz的稱為超聲波。次聲波與超聲波都不能使人產(chǎn)生聽感覺。聲波在其傳播途徑上，相鄰兩個同相位質(zhì)點之間的距離稱為波長，記為λ，單位是米(m)?；蛘哒f，波長是聲波在每一次完全振動周期中所傳播的距離。聲波在彈性介質(zhì)中傳播的速度稱為聲速，記為v，單位是米秒(ms)。聲速不是介質(zhì)質(zhì)點振動的速度，而是質(zhì)點振動狀態(tài)的傳播速度。它的大小與質(zhì)點振動的特性無關(guān)，而與介質(zhì)的彈

5、性、密度以及溫度有關(guān)。20度的空氣中聲速為344米秒。頻率、波長、周期和聲速有如下關(guān)系：c=fλc=fλ或c=λTc=λT聲學(xué)測量中常常在某一頻率區(qū)間取特定值進行測量。這個頻率區(qū)間稱之為頻帶（Frequencyb）。由上限頻率f2和下限頻率f1規(guī)定寬帶。f1、f2間隔可以用頻率比或以2為底的對數(shù)表示，稱為頻程。關(guān)系式：f2=2^nf2=2^nf1f1當n=1時，稱為11倍頻程(Octave)，即每個頻帶是上限頻率為下限頻率兩倍的頻帶寬度

6、，即f2=2f1。當n=13時，稱為13倍頻程，即每個頻帶是上限頻率為下限頻率1.26倍的頻帶寬度，即f2=1.26f1。為了某種特殊的需要，更窄的頻帶有110倍頻程、112倍頻程、115倍頻程、130倍頻程等等。11倍頻程對應(yīng)于音樂上的一個八度。在房屋建筑中，頻率為10010000Hz的聲音很重要。它們的波長范圍相當于3.40034m。這個波長范圍與建筑內(nèi)部的一些部件尺度相近，故在處理一些建筑聲學(xué)問題時，對這一波段的聲波尤其要引起重視

7、。三、聲功率級、聲強級和聲壓級三、聲功率級、聲強級和聲壓級聲功率級：聲功率級：聲功率是指聲源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能，用W表示，單位為瓦(W)或微瓦(uW)。為了計算方便，通常用一個聲功率基準量1012W作參考量，把聲功率與之相比取常用對數(shù)，乘以10，稱為聲功率級，即:Lw=10lg(WWo)Lw=10lg(WWo)這里Lw為聲功率級(dB)，W為聲功率，Wo為基準聲功率。聲強級：聲強級：單位時間內(nèi)通過垂直于聲傳播方向的面積S(m2)

8、的平均聲能量稱為平均聲能量流或平均聲能通量。單位面積上的平均聲能通量就稱為聲強，記為I(Wm2)。為了計算方便，通常用一個聲強基準量值1012Wm2作參考量，把聲強與之相比取常用對數(shù)，乘以20，稱為聲強級，即:(3)(3)由于房間的共振可能引起某些頻率的聲音被加強或減弱；(4)(4)聲能的空間分布發(fā)生了變化。三、房間共振三、房間共振(駐波駐波)當聲波在兩面平等的墻之間傳播時，如果墻面之間的距離等于半波長的整數(shù)倍時，就會產(chǎn)生駐波。房間中的

9、低頻駐波也稱為房間模式(RoomMode)。在一房間中，空氣振動的共振頻率主要由房間的大小來決定。而房間內(nèi)所激發(fā)的共振頻率的分布則決定于房間的比例。共振頻率的計算很復(fù)雜，一般都用軟件來計算。消除駐波的最佳方法是改變房間的形狀，使墻面不平行，或?qū)ψ龀苫⌒?。四、混響與回聲四、混響與回聲混響是室內(nèi)的聲學(xué)現(xiàn)象。聲音由聲源發(fā)出后，在空氣中傳播，傳播過程中在房間的界面上產(chǎn)生反射、吸收、擴散、透射、干涉和衍射等波動作用，形成復(fù)雜的室內(nèi)聲場，使人產(chǎn)生

10、混響感。聲源停止發(fā)聲后，室內(nèi)聲場會持續(xù)一段時間?；祉懯鞘覂?nèi)聲反射和聲擴散共同作用的結(jié)果。同樣是源于反射，但由于人耳的聽聞特性，混響和回聲有明顯的不同。聲源的直達聲和近次反射聲相繼到達人耳，延遲時間小于30ms時，一般人耳不能區(qū)分出來，僅能覺察到音色和響度的變化，人們感覺到混響。但當兩個相繼到達的聲音時差超過50ms時（相當于直達聲與反射聲之間的聲程差大于17m），人耳能分辯出來自不同方向的兩個獨立的聲音，這時有可能出現(xiàn)回聲?；芈暤母杏X會

11、妨礙音樂和語言的清晰度（可懂度），要避免。五、混響時間五、混響時間當室內(nèi)聲場達到穩(wěn)態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級降低60dB所需要的時間稱為混響時間，記作T60或RT，單位是秒（s）?；祉憰r間是目前音質(zhì)設(shè)計中能定量估算的重要評價指標。它直接影響廳堂音質(zhì)的效果。房間的混響長短是由它的吸音量和體積大小所決定的，體積大且吸音量小的房間，混響時間長，吸音量大且體積小的房間，混響時間就短?；祉憰r間過短，聲音發(fā)干，枯燥無味，不親切自然；混響時間過長，會

12、使聲音含混不清；合適時聲音圓潤動聽。Sabine公式，適用于α小于0.2的較活躍的房間：RT60=KVSa式中：V為房間容積，單位為m^3(立方米）；S為房間表面積的總和，單位為m^2(平方米）；α為房間表面積的平均吸聲系數(shù)，百分率；Sα的單位為m^2(平方米）。K為與濕度有關(guān)的常數(shù)，一般取K=0.161sm。Eyring公式，適用于α大于0.2的建聲條件良好的房間：RT60=KVSln(1a)4mV式中4mV為空氣系數(shù)系數(shù)值，m為空氣

13、吸聲系數(shù)，（它不但與頻率有關(guān)，還與溫度和溫度有關(guān)）。其它與上式一樣?；祉憰r間的大小與頻率相關(guān)，低頻、中頻、高頻的混響時間是不一樣的。一般所說的混響時間都是指平均混響時間。六、臨界距離六、臨界距離(Critical(CriticalDistance)Distance)就是在聲源軸線方向上，直達聲與混響聲聲能相等處的距離。臨界距離在全頻帶內(nèi)是不同的?；芈曉綇姷姆块g臨界距離越近，吸音越強的房間，臨界距離越遠。(臨界距離在全頻帶內(nèi)是不同的)。好

14、的聲學(xué)設(shè)計，臨界距離要離聲源盡可能遠，結(jié)果在全頻帶內(nèi)混響最小最平坦。直達聲從揚聲器系統(tǒng)開始遞補減，是距離的函數(shù)(平方反比定律)，但混響恒定地散布房間（新的聲音不斷從揚聲器發(fā)出，混響不斷建立，直到新的聲音與被吸收的聲音相等，因此混響保持恒定。）兩曲線的交點就是臨界距離。最佳聽音區(qū)一定位于臨界距離內(nèi)，因為臨界距離是以直達聲為主，清晰度和聲像定位最好。房間無吸聲時的臨界距離距聲源很近，這種房間只適合近聲場聽音。在吸聲的房間中，臨界距離被推向后