第2章 室内声学原理1-4.

主要考虑声音的反射，特别是一、二次反
射。——重点考虑 2. 波动声学： 利用声音的波动性解释一些声学现象，如声衍射 （绕射）、驻波。 3. 统计声学： 从能量角度分析室内声音的状况，增长、稳态和
衰减三个过程。
二、声波在室内的反射与几何声学
（一）声音在室内反射
声源在室内发声时，声波由声源到各接收点形成 复杂的声场。——三个部分组成
以上现象源于：封闭空间内各个界面使声波被反射或扩射。
（三）室内声学——建筑声学
室内声学可采用几何声学、统计声学和波动声学的理论
加以分析。
对建筑师而言，可少些关心复杂的理论分析和数学推 导，重要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。
1. 几何声学：声线法（虚声源法）
R
（1）求指定位置LP ；
（2）保证指定位置LP ，求W； （3） 吸声降噪的理论依据。
【例题】 某观众厅体积为20000m³ ，室内总表面积为 6527m² 。已知500Hz的平均吸声系数为0.232，演员声功率 为340微瓦。在舞台上发声，求距声源39m处（观众席最后 一排座位）的声压级。 解：
2）仅考虑反射，忽略波动性。
2.2 室内稳态声压级计算公式及混响半径
一、 室内声音的增长、稳态和衰减——统计声学
从能量角度，考虑室内声源开始发声、持续发声、停止 等情况下声音形成和消失的过程。
二、稳态声压级计算公式
当声功率级为Lw的点声源在室一点的稳态声压级，可
声音在房间内的反射
（二）室内声音反射的几种情况与几何声学
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。
几何声学——声线法研究声波在空间的传播 注意2点：
1）声波所遇到的反射界面、障碍物尺寸比声音的波长
大得多。——适合中、高频。 如：63~125Hz低频声，相应的波长为5.4~2.7m，在一个 各个表面尺寸均小于声波波长的小房间，反射定律不适 用。——通常大房间可用几何声学研究
公式应用前提：
R：房间常数
R S 1
1）点声源 2）连续发声 3）声场分布均匀
L
p
Q 10 lg W 10 lg 4 r
2

4 120 R
变形式
3、意义： 通过计算室内声压级，可预测所大厅内能否能达到 满意的声压级及声场分布是否均匀，如果采用电声系统， 还可计算扬声器所需功率。 4、应用
第2章 室内声学原理
2.1 室内声场 2.2 室内稳态声压级计算 2.3 混响时间计算 2.4 房间共振
2.1 室内声场
一、声音在室内、外的传播
二、声波在室内的反射与几何声学
一、声音在室内、外的传播
（一）声音在室外的传播
I W 4 r
2
1、随与声源距离的增加，声能发生衰减。 1)无地面反射： 点声源 2)存在地面反射： L P L W 20 lg r 8
I W 2 r
2
L P L W 20 lg r 11
2、特点：距离增加一倍，声压级减少6dB 【例】：在户外距离歌手10m处听到演唱的声压级为 86dB，在距离80m处的声压级为多少？
解：室外声场——自由声场；点声源，距离增加一倍，
减少6dB；
10m —— 86
40m —— 80-6=74
吸声降 噪依据
【例题】位于房间中部一个无方向性声源在频率500Hz的声功率级
为105dB，房间总表面积为400m2，对频率为500Hz声音的平均
吸声系数为0.1。求： （1）在与声源距离3m处的声压级？
（2）混响半径是多少？
[解] （1）该声源的指向性因数Q=1，将各已知数据带入公式，
LP

Lw
10 lg(
（1）直达声：声源直接到达接收点的声音，不受室内
界面影响，遵循距离平方反比定律。 （2）早期反射声：一般是指直达声到达后，相对延迟 时间50ms（音乐声可放宽到80ms）内到达的反射声， 对直达声起加强作用。——前次反射声
（3）混响声：
早期反射声后陆续到达，经多次反射后的声音。 有些场合直达声外到达的反射声统称为混响声。 混响声：有益反 射声 比较 混响声与回声 回声：强、短延时、 有害反射声
L P 60 dB
而一般要求
基本满足要求，不需电声设备。
三、混响半径rc
讨论稳态声压级计算公式3种情况 ——引入混响半径
1、当r较小（靠近声源），直达声大于混响声，以直达声场为 主——随着距离r的增大，混响声作用逐渐加强
2、当r较大（远离声源），直达声小于混响声，以混响声场为 主——声压级大小主要决定于室内吸声量大小，与距离无关
20m —— 86-6=80
80m——74-6=68dB
（二）声波在室内的传播
与室外情况不同，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 回响过程。 3、房间较大，且表面形状变化复杂，会形成回声和声场分布 不均，有时出现声聚焦现象。
R S 1
L
p
Q 10 lg W 10 lg 4 r
2

4 120 R

6257 0 . 232 1 0 . 232
6
1890 m
2
S 6257 m
Q 1
2
W 340 10
W
r 39 m
求得：
L P 58 . 8 dB
看作由直达声和混响声两部分组成。
直达声强度与距离r的平方成反比，而混响声强度 则主要取决于室内吸声情况。
1、计算公式：
态声压级计算公式：
由直达声场和 混响声场组成
当室内声源声功率一定时，稳态时，室内距离为r的某点稳
指向性因数：Q Q=1（房间中心—自由空间）； 2（壁面中心——半自由空间）；
4（两壁面交线——1/4自由空间）； 8（角落上——1/8自由空间）
3、直达声与混响声作用相等处距声源距离称 “混响半径”rc 。
Q 4 r
2

4 R
r c 0 . 14
4、意义
QR
降低室内噪声时：
1）若接收点在rc 之内，由于接收到的主要是直达声，
用增加房间吸声量的方法没有效果；
2）如果接收点在rc 之外，即远离声源，接收到的主 要是反射声，用增加房间吸声量的方法能明显降噪。