建筑声学的基础知识
建筑声学基础知识
材料吸声性能的主要参数---吸声系数
吸声材料或结构吸声能力的大小通常用吸声系数表示。
在不同的频率下和不同的安装方式时同种材料的吸声系数不同。
通常取125 hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz这六个中心频率下的吸声系数来表示。
建筑声学中最重要的概念----混响时间
混响时间是指声能密度衰弱60dB所需要的时间。
它是建声设计中最重要的一个参数。
它与房间的体积及表面吸声性能有关，与房间容积成正比，与吸声量成反比。
吸声：
声音进入多孔材料或引起可弯曲变形的板振动后，声能转化为热能的效应。
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象。
吸声可以降低室内声压级描述吸声的指标是吸声系数a，代表被吸收的声能与入射声能的比值。
理论上如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。
事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收
声波在空气中传播与空气质点因振动摩擦使声能转化为热能，引起的声波随传播距离增加逐渐衰减的现象，称为空气吸收；当声波入射多孔吸声材料时由于空气的粘滞阻力，空气与孔壁的振动摩擦，使相当一部分声能转化成热能而被吸收，称为材料吸声。
任何材料对入射声能或多或少都有一些吸声能力，平均吸声系数超过0.4的材料才称为吸声材料。
多孔吸声材料吸声频率的特性是：中高频吸声系数较大，低频吸声系数较小。
隔声：材料降低传声的能力。
建筑物受到外部声场的作用或受撞击而发生振动时，声音就会透过围护结构传进来，这叫“传声”。
由于围护结构的作用，传进来的声能总是有所减少，作用的大小取决于围护结构的隔声性能。
隔绝外部空间声场的声能，称为“空气声隔绝”；
使撞击能量辐射的声能有所减少，称为“固体声或撞击声隔绝”。
这和“隔振”的概念不同，前者是指到达接受者的空气声，后者是指接受者感受到的固体振动。
采取隔振措施可减少振动源或撞击源对围护结构（如楼板）的影响，降低撞击声本身的声级。
噪声：噪声有两种意义：
在物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动。
在心理上指任何人们不希望听到的声音。
声音的产生是物理现象，而噪声是人们对声音的一种主观感受和心理感受。
因此，凡是人们不希望听到的任何声音，即对生活、工作和学习有干扰的声音，统称""噪声"。
质量定律：对于隔墙隔声存在一个普遍的规律，即材料越重（面密度越大）
隔声效果越好。
对于单层密致匀实墙，面密度每增加一倍，隔声量在理论上增加6dB，这种规律即为质量定律。
共振频率：任何隔墙都存在固有的共振频率, 当声波的频率和墙的共振频率一致时，墙体整体产生共振，该频率的隔声量将大大下降。
吻合效应：声波接触墙板后，墙板除了垂直方向的受迫振动以外，还有沿着板面方向的受迫弯曲振动。
在某个特定频率以上，受迫弯曲振动将和板固有的自由弯曲振动发吻合，这时板就非常顺从地跟随入射声弯曲，造成声能大量地透射到另一侧去，形成隔声量的低谷，这种现象被称作吻合效应。
掩蔽效应：人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10dB时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解，由于掩蔽效应，在90-100dB的环境中，即使近距离讲话也会听不清。
二．吸声与隔声的区别
吸声，对同一个空间，改变室内声场的特性。
吸声的主要作用是吸收室内的混响声,对直达声不起作用,也就是说吸声可提高音质,但对降噪能力效果不好；
且吸声材料是以多孔、疏散的材质,隔声则是以密质为主的；
隔声，相对两个空间的，隔声的主要作用就是隔断声音从一个空间到另一个
空间,防止噪声的干扰。
隔声材料材质的具体要求是：密实无孔隙、有较大的重量。
但是一般在进行降噪处理时都是吸、隔声相结合来治理,即运用隔声隔断外来的噪声及室内噪声传于外面，再用吸声调解室内的混响声。
建筑声学总结.
第3.1章 建筑声学基本知识一、声音的基本性质声源是辐射声音的振动物体。
声波是纵波。
人耳可听到的声波频率范围是20-20000Hz 。
介质的密度越大，声音的传播速度越快，声音在空气中的传播速度为340 m/s 。
将声音的频率范围划分为若干个区段，称频带。
声学设计和测量中常用倍频带和1/3倍频带。
倍频带的中心频率有11个：16、31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz 、16kHz 。
小于200 Hz 为低频，500～1000Hz 为中频，大于2000Hz 为高频。
声波从声源出发，在介质中传播，声波同一时刻所到达的各点的包络面称波阵面。
声线表示声波的传播方向和途径。
声波可分为球面波、平面波和拄面波。
声波在传播过程中会发生反射（镜像反射和扩散反射）、绕射（声波绕过障蔽边缘进入声影区的现象）、干涉（相同频率、相位的两列波在叠加区域内引起的振动加强和削弱的现象）。
材料的反射系数r 、透射系数τ和吸收系数α分别表示被反射、透过和吸收的声能占总声能的比例。
τ小的材料就是隔声材料，α> 0.2的材料就是吸声材料。
二、声音的计量声功率W ：声源在单位时间内向外辐射的声能。
声强I ：单位时间，垂直于声波传播方向上单位面积通过的声能。
点声源 24/r W I π= 声压p ：介质有无声波传播时压强的改变量。
自由声场中 c p I 02/ρ=声能密度E ：单位体积内声能的强度。
c I E /=级的概念，声压级0/lg 20p p L p =；声强级0/lg 10I I L I =；声功率级0/lg 10W W L W =（其中p 0=2×10-5Pa ；I 0=10-12W/m 2；W 0=10-12W ）；几个等声压级的叠加n p p L p lg 10lg 200+=。
两个等声压级叠加时，总声压级比一个声压级增加3dB ，两声压级之差超过10dB 时，附加值可忽略不计，总声压级等于最大声压级。
建筑声学基本知识
建筑声学基本知识一．声音得产生与声波得物理量1．振动产生声音振动物体得往复运动,挤压弹性介质形成往复变化得振动波;振动波在介质中传播,激起人耳得振动感受而产生声音。
声波就是一种纵波,这给人耳或者绝大多数动物得听觉器官构造有关。
声波得传播就是能量得传递,而非质点得转移。
介质质点只在其平衡点附近来回振动而不传向远处。
声音就是我们能够感到存在得振动纵波,人耳能感受得频率范围标准规定为20Hz~20000H;低于这个范围得就是次声波, 高于这个范围得就是超声波。
2．声波得基本物理量声波得特性可以由波得基本物理量来描述。
频率:在1秒钟内完成全振动得次数,记作f,单位就是Hz。
波长:声波在传播途径上,两相邻同相位质点之间得距离,记作λ,单位就是m。
声速:声波在介质中传播得速度,记作c,单位就是m/s,c=λf。
声速与声源特性无关,而与介质得压强与温度有关。
表达式为:c0=√(γP0/ρ0)γ为空气比热比;P0大气剪静压;ρ0为空气密度。
常温常压下,空气中声速就是343m/s,其她介质下各不相同。
压强得变化与压强变化引起得得空气密度变化互相抵消,声速主要与温度相关。
3．在声环境评价与设计中得物理量。
声压:声波在介质中传播时,介质中得压强相对于无声波时得介质静压强得改变量。
表达式为:P= P0 cos (ωt-kr+φ)P为r位置处得声压P a(N/m²);P0为最大声压P a(N/m²);k=ω/c0;φ为与轴向相位角。
常温下1个大气压强为1、0325x105P a声强:就是在单位时间内,通过垂直于传播方向上得单位面积内得平均声能量,就是一个有方向矢量。
I表示,单位就是W/m²。
声强与声压得关系就是:I= P²/(ρ0c0)ρ0为大气密度,常温下ρ0 =1、21kg/m³;c0为声波在介质中传播得速度m/s。
声功率:声源在单位时间内向外辐射得声能,W表示,单位W。
建筑物理声学基本知识
第一章 建筑声学基本知识
声波的性质>>声波的衍射（绕射） ➢ 声波的衍射（绕射）
▪ 声影区的声音——衍射声 ▪ 边缘绕射的程度
• 障板尺度 • 声波的频率
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2020年7月18日星期六
Architectural Acoustics
第一章 建筑声学基本知识
声波的性质>>声扩散、吸收和透射
➢ 声扩散
• 对中、高频敏感；对低频不敏感
▪ 听闻范围
➢ 响度
▪ 人耳所感觉的声音的大小称为响度
• 相同声压级，不同频率的声音，响度不同
• 相同频率，不同声压级的声音，响度不同
• 等响
▪ 响度的单位为宋(sone)
➢ 频谱的划分
▪ 对声音整个频率范围分段 ▪ 倍频程和1/3倍频程
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第一章 建筑声学基本知识
声音的计量 ➢ 声音的叠加
▪ 多个声音的叠加
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Architectural Acoustics
第一章 建筑声学基本知识
第一章 建筑声学基本知识
声音在户外的传播
➢ 点源声音随距离的衰减
▪ 球面声波的向外扩展
Lp Lw 10lg 4 10lg r2 Lw 11 20lg r
▪ 传Lp播2 距L离p1加 倍20，lg声rr12压级Lp降1 低206lgdBn
➢ 线源声音随距离的衰减
▪ 无限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3 dB ▪ 有限长线声源：传播距离加倍，声压级降低 3~6 dB
声音的频谱
➢ 频谱
▪ 声音往往包含多个频率，所有频率的集合成为频谱 ▪ 线状谱：由一些离散的频率成分形成的谱 ▪ 连续谱：在一定频率范围内频率成分连续的谱
建筑声学基本知识
建筑声学基本知识一．声音的产生和声波的物理量1 .振动产生声音振动物体的往复运动，挤压弹性介质形成往复变化的振动波；振动波在介质中传播，激起人耳的振动感受而产生声音。
声波是一种纵波，这给人耳或者绝大多数动物的听觉器官构造有关。
声波的传播是能量的传递，而非质点的转移。
介质质点只在其平衡点附近来回振动而不传向远处。
千matW-n*-后声音是我们能够感到存在的振动纵波，人耳能感受的频率范围标准规定为20Hz~20000H；低于这个范围的是次声波，高于这个范围的是超声波。
2 .声波的基本物理量声波的特性可以由波的基本物理量来描述。
频率：在1秒钟内完成全振动的次数，记作f,单位是Hz。
波长：声波在传播途径上，两相邻同相位质点之间的距离，记作，单位是m。
声速：声波在介质中传播的速度，记作c,单位是m/s,c=f。
声速与声源特性无关，而与介质的压强和温度有关。
表达式为：/=(P0/0)为空气比热比；P0大气剪静压；0为空气密度。
常温常压下，空气中声速是343m/s,其他介质下各不相同。
压强的变化与压强变化引起的的空气密度变化互相抵消，声速主要与温度相关。
3 .在声环境评价和设计中的物理量。
声压：声波在介质中传播时，介质中的压强相对于无声波时的介质静压强的改变量。
表达式为：P=P0cs(-kr+)P为r位置处的声压P a(N/m，P0为最大声压P a(N/m2)；k=/c0；为与轴向相位角。
常温下1个大气压强为1.0325x105P0a声强：是在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积内的平均声能量，是一个有方向矢量。
I表示，单位是W/m2o声强与声压的关系是：I=P2/(0c0)0为大气密度，常温下0=1.21kg/m3；c0为声波在介质中传播的速度m/s o声功率：声源在单位时间内向外辐射的声能，W表示，单位W o声源声功率与声强的关系是：W=I.(4r2)其中，r是距声源的距离。
在自由声场中测得声压和已知距声源的距离，就可以算出声强以及声源的声功率。
第1章建筑声学基本知识
第1章建筑声学基本知识
第二节 声音的计量 主要内容提要 声功率、声强和声压 声压级、声强级、声功率级及其
叠功率、声强和声压
1．声功率
声源辐射声波时对外作功，声功率是指声源在单位时间内向 外辐射的声能，记为W，单位为瓦(w)。声源声功率有时是指
声速、波长和频率有如下关系：C=λ*f 或C=λ/T
第1章建筑声学基本知识
当温度为0℃时，声波在不同介质中的速度为： 松木 3320 m／s 软木 500 m／s 钢 5000 m／s 水 1450m／s
声速不是质点振动的速度，而是振动状态传播的速度：它的 大小与振动的特性无关，而与介质的弹性、密度以及温度有 关。在空气中，声速与温度的关系如下：
6.声波的类型 波的传播过程中，空气质点的振动方向与波传播的方 向相平行，称为纵波。若介质质点的振动方向与波传 播的方向相垂直，则称为横波，如水的表面波。 根据介质的不同，声音可分为空气声和固体声 ，通过 空气传播的声音为空气声，通过固体传播的声音为固 体声。
第1章建筑声学基本知识
二、频率、波长与声速
任一点的声压都是随时间而不断变化的，每一 瞬间的声压称瞬时声压，某段时间内瞬时声压 的均方根值称为有效声压。
如未说明，通常所指的声压即为有效声压。
第1章建筑声学基本知识
声压与声强有着
密切的关系。在 自由声场中，某 处的声强与该处 声压的平方成正 比而与介质密度 与声速的乘积成 反比。
第1章建筑声学基本知识
第1章建筑声学基本知识
3. 如用小锤敲打音叉，音叉便会发生振动，并带动邻近的空 气发生振动，当音叉向某一方向振动时，便压缩其邻近的 空气发生振动，使之变密；当音叉向另一方向振动时，便 反向拉伸这一部分空气，使之变疏，从而导致上述部分空 气随着音叉的振动频率，产生一密一疏的周期变化，即形 成振动。而后，其又带动较远部分的空气亦随之发生振动， 使音叉的振动在空气中由近及远，向四面八方传播。
建筑声学基础知识
大，故材料的吸声频率特性是选用材料的重要依据。 定义：材料的吸声系数相对于频率的特性曲线或列表。
(125~4KHz六个频带的吸声系数或吸声量) （3）降噪系数NRC 定义： 250、500、1K、2KHz四个频带吸声系数的平均值 噪声控制时，粗略的选择吸声材料。
帆布吸声性能
①背后空气层45mm；②再放入25mm厚岩棉
五、特殊吸声构造
空间吸声体、帘幕、尖劈、可变吸声构造、洞口、家具
1.空间吸声体
（1）构造 木制或金属框架，透气性好的饰面（无纺布、装饰布、
穿孔板等）内填多孔材料——玻璃棉 （2）特点 主要吸收中高频 有效吸声面大，按投影面积计算α>1 安装使用方便 3）使用要点 放置在声能密度最大处，声聚焦处
三、空腔共振吸声构造
（一）亥姆霍兹共振器 1.构造特征
封闭的空腔通过开口管道与 外部空间贯通
2.吸声原理
空气柱与空腔构造声学振动系统，具有固有频率，在 外界声波作用下，引起空气柱振动，其振动的强弱， 受到空腔与阻尼两个因素的作用。摩擦使振动能转换 为热能，从而吸声。
3.共振特性
f0
cΒιβλιοθήκη D——孔颈有效长度， cm
4.应用
（1）已知穿孔板各参数，预测穿孔板主要吸收频率 （2）满足指定f0
知空气层厚度L，推算穿孔板规格 知穿孔板规格，推算空气层厚度
5.成立条件
（1）孔径d<10mm(2~8mm) （2）孔距B>2d(10~100mm) （3）2mm<板厚t<12mm
6.影响因素
（1）空气层加大，f0下降 （2）穿孔率增大，f0增大 孔密集，共振频率提高 （3）空腔填多孔材料，各频率的α普遍提高。
第1章_建筑声学基本知识
根据能量守恒定律，若单位时间内 入的声射能到为构E件r，上构的件总吸声收能的为声E0能，为反E射α， 透过构件的声能为Eτ，则互相间有 如下的关系；
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。08: 28:3308 :28:330 8:287/ 23/2021 8:28:33 AM
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21. 7.2308: 28:3308 :28Jul-2123-Jul -21
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。08:28: 3308:2 8:3308: 28Frida y, July 23, 2021
第1章 建筑声学基本知识
声音的产生 声音的计量 声音的频谱与声源的指向性 人的主观听觉持性
第一节 声音的产生
一．声音的产生与传播过程 二．频率、波长与声速 三．声波的特性 四．声波的透射与吸收
一、声音的产生与传播
1. 声源：声音来源于振动的物Fra bibliotek，产生声音的振动物体称 之为“声源”。
2. 声音的传播：声源发声后要经过一定的介质才能向外传 播，而声波是依靠介质的质点振动而向外传播声能，介 质的质点只是振动而不移动，所以声音是一种波动。介 质质点的振动传播到人耳时引起人耳鼓膜的振动，通过 听觉机构的“翻译”，并发出信号，刺激听觉神经而产生 声音的感觉。
同样，这一稀疏层也逐层向左传播，下一时刻， 当活塞作反方向运动时，它的左侧出现密集层， 右侧出现稀疏层，这样，随着活塞不断地来回 运动，它的两侧就相继形成疏密相间的质点层 并逐渐向远处传播，此即为声波。
[建筑声学] 第1讲 声学基本知识
一、振动与声波
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 2、振动在空气中的传播——声波 • 必须注意：声波的传播是能量的传递，而非质点的 转移。空气质点总是在其平衡点附近来回振动，而 不传向远处。
一、振动与声波
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 2、振动在空气中的传播——声波
• 纵波 — 质点的振动方向与传播方向一致的波。
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
皇穹宇
四、声波的反射和扩散
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 回音壁
四、声波的反射和扩散
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 三音石
五、声波的绕射（衍射）
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 绕射（衍射）
五、声波的绕射（衍射）
【 声 音 的 产 生 与 传 播 】
• 每一瞬间的声压叫瞬时声压，某段时间内瞬时 声压的平均值称为有效声压，用它的均方根值 来表示。
一、声功率、声强、声压
【 声 音 的 计 量 与 听 觉 特 性 】
• 声强与声压的平方成正比。
I
p
2
c
0
二、声强级、声压级、声功率级
【 声 音 的 计 量 与 听 觉 特 性 】
• 由于以下两个原因，实际应用中，表示声音强 弱的单位并不采用声压或声功率的绝对值，而 采用相对单位——级（类似于风级、地震级）。 • 1）声压对人耳感觉的变化非常大。
• 注意：① 声功率所指的频率范围。 ② 声功率≠电功率
一、声功率、声强、声压
【 声 音 的 计 量 与 听 觉 特 性 】
• 声强是指在单位时间内在垂直于声波传播方向 的单位面积上的所通过的声能，记作 I ,单位 是 w/m2。
3.1建筑声学基本知识
声波在传播过程中遇到障碍或孔洞时将发生衍射。衍射的情况与声 波的波长和障碍物（或孔）的尺寸有关。
（5）声扩散
当障碍物的尺寸与声波相当时，将不会形成定向 反射，而以障碍物为一子波源，形成扩散。
3.1.5.2 声吸收和透射
• 声波在空气中传播时，由于振动的空气质点之间的摩擦而使一小 部分声能转化为热能，常称为空气对声能的吸收。
20 87dB 31.5 75dB 63 58dB 125 45dB 250 43dB 500 42dB 1K 40dB 2K 36dB 4K 32dB 8K 48dB
声级
20
•线性声级（L声级）
31.5
将各个频带的声音级叠加，得到线性声级63。
125
250
500
1K
2K
4K
8K
16K
20K
L声级
声压P：空气质点因声波作用而引起振动时产生的 大气压力的微小起伏变化，即声波的压强与媒介的 静压之差。
I＝P2/ρ0c Ρ0c=空气密度×空气中的声速 因此：在自由声场中，测得声压和已知测点与声源
的距离就不难算出声强和声功率！
常温下空气的密度：1.2kg/m3。
3.1.2.2 分贝 声音的叠加
user:
声源、介质质点、声 接收点的振动频率相 同；传播的是振动形 式而非质点。
声音的频谱
频谱——表示某种声音 频率成分及其声压级组成情况的图 形 傅立叶理论及现代信号处理技术证明：
理论上，任何振动的波形都可以分解为若干单频简谐振 动的合成。
分立谱：如弦振动产生的声音。 连续谱：谈话、机器的噪声，大多数的自然声。
（3）声折射 声波在传播过程中，遇到不同介质的分 界面时，除了反射外，还会发生折射，从而改变声波 的传播方向。即使在空气中传播，随着离地面高度不 同而存在的气温变化，也会改变声波的传播方向。
建筑声环境_建筑声学基本知识
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第二节 声音的计量与人的听 觉特性
一、声功率、声强和声压
1、声功率W
---- 声源在单位时间内向外辐射的声 能。单位为瓦(W)或微瓦（ 1μW＝106W)。在建筑声学中，对声源辐射的声功 率，一般可看作是不随环境条件而改变 的，属于声源本身的一种特性。
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当温度为0℃时，声波在不同介质中的速度为： 松木 3320m/s 软木 500m/s
钢 5000m/s 水 1450m/s
在空气中，声速与温度的关系如下：
c 331.4 1
273
(m / s)
式中：θ----空气温度，℃。
声速、波长和频率的关系如下：
c＝λ·f
或：
λ＝c·T
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三、波的传播原理（惠更斯原理）
声线：表示声波传播的途径。在各向同性 的介质中，声线与波阵面相垂直。
惠更斯原理：在任一时刻，波阵面上的各 点都可以看作一个发射子波的新波源， 在下一时刻，这些子波的包迹面就是实 际波源在此刻的新的波阵面。
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图10－4根据惠更斯原理求波阵面
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声折射
声波在传播过程中，遇到不同介质的分 界面时，除了反射外，还会发生折射，从而 改变声波的传播方向。即使在空气中传播， 随着离地面高度不同而存在的气温变化，也 会改变声波的传播方向。下图表示白天近地 面处的气温较高，声速较大，声速随离地面 高度的增加而减小导致声音传播方向向上弯 曲；夜间则反之。
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图10－1 简谐振动系统模型