《07第7章建筑声环境-2006》精选课件.ppt

第七章 建筑声环境 清华大学 建筑学院 建筑技术科学系 2006年 本章内容 建筑声环境的基本知识 人体对声环境的反应原理与噪声评价 声音传播与衰减的原理 材料与结构的声学性能 噪声的控制与治理方法 声环境控制的意义 创造良好的满足要求的声环境 保证居住者的健康 提高劳动生产率 保证工艺过程要求 录音棚、演播室 高保真音乐厅 第一节建筑声环境的基本知识 声波的基本物理性质 声音的计量 声音是什么？ 声波：声源振动引起弹性媒质的压力变化，并在弹性媒质中传播的机械波 声源：振动的固体、液体、气体 声压：空气压强的变化量，10-5～10 Pa量级 特性：波长?、频率 f、声速 c 声音的传播速度 声速与媒质的弹性、密度和温度有关 空气中的声速：理想气体中 k 绝热指数，R 气体常数，T 绝对温度。 空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境领域中变化范围很小，近似：340 m/s 固液体中的声速 钢 5000 m/s 松木 3320 m/s 水 1450 m/s 软木 500 m/s 声音的频带 人耳可以听见范围为 20 ~ 20000Hz 人耳听不见的范围 20 Hz 以下：次声 20000 Hz 以上：超声 声音的频带 简谐音（纯音） 声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音 只需要频率f 和声压幅值Pm就可以描述 复音 周期性信号，含有基频和谐频，谐频是基频的整倍数 其频谱图可以表示为在基频f0和2f0、3f0、…… nf0 处的一系列高矮不等的竖直线——线状谱(离散谱) 普通声响频谱一般为连续频谱 乐声的线状谱 音调的高低取决于基频，而音色取决于谐频分量的构成 普通声响频谱一般为连续频谱 声音的频带 频程 把声频范围划分成几个频段，称作频程或频带 倍频程 两个频率之比为2:1的频程。一般用倍频程划分频带，中心频率分别为：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000 、8000 Hz。 声音的计量 声功率W：声源在单位时间内对外辐射的声能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位W。也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。 声强 I：单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的平均声功率，W/m2。 声压 p：声波的压强与媒质的静压之差，Pa 听觉范围——量级差非常大 可闻阈(听阈) ——人耳刚能感受的声音p0=2×10-5 Pa I0=1×10-12 W/m2 声音的度量 分贝标度和声级L ，单位dB 设立的必要性 数据范围太大，如 2×10－5Pa ~ 20Pa 人的听觉响应与声强、声压呈对数关系 声强级 声压级 声功率级 声源的扩散和叠加特性 点声源的声功率和声强：声音球面扩散 声强可以直接叠加，故有: 总声压是各声压的均方根: 声源声级叠加：非线性！ 两个声源叠加(I、P、W 声级同理)： n 个相同声源L1叠加： 两个相同声源叠加，声级增加了 10 lg2 = 3 dB 两个不同声源叠加，差别超过10~15 dB，可以忽略。 声源的指向性 在距声源中心等距离的不同方向的空间位置处的声压级不相等 指向性指数DI——在离声源相同距离r 处，某个方向的实际声压级Lp(r, θ, φ)与参考声压级Lp0(r)之差 指向性因数Q —— 实际声强I (r, θ, φ)与参考声强I0(r )的比值。 Q与指向性指数DI的关系：DI = 10 lg Q 声源的指向性因数Q 声源尺寸比波长大得越多，指向性就越强 指向性与边界对声波自由扩散的阻碍有关 处于喇叭状角落，指向性最强 第二节人体对声环境的反应原理与噪声评价 人的主观听觉特性 噪声的评价 噪声的标准 人的主观听觉特性 什么是噪声？ 人们不愿意听到的任何声音 听觉机构 人耳的听觉特征 特征：对高频声比对低频声敏感 响度级：用1000 Hz 纯音的声压级代表其等响曲线的响度级，单位Phon 声级计：A、B、C、D计权网络 声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对40方、70方和100方纯音的反应而得到A、B、C三种计权方式。D计权用于测量航空噪声。 对不同的频率有不同的衰减。1000Hz的衰减均为是0。 掩蔽效应 一种声音存在提高了另一种声音的可闻阈 频率相近则掩蔽作用显著 对高频掩蔽作用比对低频掩蔽作用大 有利有弊 弊：听不清要听的内容，降低工作效率 利：避免一些噪声的干扰，提高工作效率 掩蔽效应 适合的掩蔽背景声的特点 无表达含义 响度不大 连续 无方位感