声学第3讲室内声学原理
声学第3讲室内声学原理
声学第3讲室内声学原理室内声学是研究室内空间中声音传播和反射的科学。
它的目标是优化室内环境的声音品质，以提供舒适的听觉体验。
在本文中，我们将讨论室内声学的基本原理和一些常见的应用。
首先，让我们了解一下声音在室内空间中的传播方式。
当声源发出声音时，声波经由空气传播，遇到墙壁、地板、天花板等障碍物后发生反射。
这些反射声波会形成初级和次级反射，并在空间中形成一种特定的声场。
这种声场的特征取决于房间的几何形状、表面材料和吸声处理的程度。
为了解决室内声学问题，我们可以采取多种方法。
首先是吸声材料的使用。
吸声材料可以减少声音的反射并降低声音的强度。
常用的吸声材料包括吸声板、玻璃纤维、泡沫等。
这些材料可以吸收多次反射后的声波能量，并减少房间内的混响时间。
其次是声音的扩散。
当声音在空间中传播时，波前会逐渐扩散，声音的能量会分散在更广的区域内。
这种扩散可以使声音更加均匀地分布在整个房间内，减少声音的干涸感。
此外，还需要考虑声源定位和均衡。
声源的位置和方向对室内声场的分布有重要影响。
在合适的位置放置多个音箱可以实现立体声效果，并改善音乐的听感。
同时，均衡器的使用可以调整声音的频谱分布，使其更加平衡和清晰。
以上是一些基本的室内声学原理和应用。
在实际应用中，还需要考虑其他因素，如房间的尺寸、吸声材料的选择和摆放、声源和听众的位置等。
室内声学的应用非常广泛。
在音乐厅和剧院中，优化室内声学可以提高音乐的质量和听众的听感。
在工作场所中，适当的室内声学设计可以提高员工的工作效率和舒适度。
在住宅中，良好的室内声学可以减少噪音干扰，提高居住质量。
此外，室内声学还在电影院、录音棚、会议室等场所有着重要的应用。
总之，室内声学是研究室内声音传播和反射的科学。
它的原理涉及声音的传播方式、反射和吸收，以及声音的定位和均衡。
通过合理的室内声学设计，我们可以改善声音的品质，并提升人们的听觉体验和生活质量。
室内声学原理
1851 .2 / 7731 .84 0.24s
混响时间 T 60 的计算
4 V T 60 Lpe - Lpe0 10lg 1 60dB
__
__
C0 S
1
c0 S __ 4V T60
106 T60 0.161
4W 代入上式得， R RC
R —房间常数，单位为 m 2 ，表示房间声学特性重要参数。
可见， R 与 W成正比，与 R 成反比。
__
__
稳态声场的声能密度
若室内声源为均匀的球面波，则：
W 4 1 D R C R 4r
__ __ __ __
0
2
p 10Lp / 20 p0 2 105 10103.3 / 20 2.924
__
解：
__
W 4W D R 2 4r C CRV
__ __
__
__
S=(7.62×6.096×2)+(7.62×3.66×2)+(6.096×3.66×2) =193.3 m 2
R
__
S 1
R
0.2 193 .3 48.3m 2 1 0.2
解：① 由式 LW 10 lg
W 120dB 得声源的声功率为： W0
W 1012 W0 1012 1012 1W
由
QW 4r 2 c0
∵ Q 4,W 1 ，则
4 1 6 3 1 . 48 10 J / m 4 3.14 25 2 344
1条声线单位时间与壁面碰撞总次数：N N X NY N Z 1秒钟所有声线与声源碰撞总次数为：
室内声学原理.
3
1 0
__
N
若房间平均自由程为 L ，声速为 C ，则在1秒内 C C S 反射的次数n则为 n
0
0 __
__
L
4V
0 __
设N为在t秒内的反射次数，则
代入得， t
t 所以 0
__ __
N nt
C0 S 4V
__
t
__
__
__
__ 4V 1 0
__
C0 S
t
Lp
e
L
pe0
10lg
pe pe 4V 10 lg 10 lg 10 lg 1 2 2 2 p0 p0 pe0
__
pe0
2
2
C0 S
__
t
衰减声压级及衰减时间算例
在一个6.1×5.1×3.7m3的房间内，平均 吸声系数为0.3，问稳态声场声压级衰减 40dB要花多长时间？
立体角
A 立体角定义： 2 r
对于球面：4π
微分立体角
d dA / r 2 sindd
( rsind )( rd ) r2
n 微分立体角内声线数 nsindd 设单位立体角内的声线数为： 4n 则声源往空间发射的声线数为：
声线矢量分解
Z
CZ C cos
__
__
__
__
__
__
__
__
1
__
__
__
__
__
__
__
1 0
__
__
建筑声学声学室内声学基本原理
改进的内容： １、能够正确反映平均吸声系数与混响时间的关系 ２、考虑了空气吸收的影响
二、室内声场
第四节 室内声学基本原理
3.混响时间
计算混响时间时，一般取125、250、500、1000、2000、 4000Hz六个倍频程中心频率。对于录音室和播音室还应 追加63Hz和8000Hz的混响时间。
第四节 室内声学基本原理
前述之室内声音的增长和衰减过程，均未考虑频率这一 因素的影响，这是不全面的。
实际房间受到声源激发时，对不同频率有不同响应，最 容易被激发的频率就是房间的共振频率。
房间被外界干扰振动激发时，将按照他本身的共振频率 （固有频率或简正频率）之一而振动。激发频率越接近 某一共振频率时，共振就越明显，这个频率的声能密度 就得到加强 。 房间共振用驻波原理来解释
1
第一部分 声学基本知识
第四节 室内声学基本原理
点声源在自由声场中声压级随测点距离声源的变化：
LP = LW - 20 lg r -11 （dB）
r —测点与声源的距离 如果距离声源r1处的声压级为L1，则距离声源r2处 的声压级L2为
L2 = L1 - 20lg （r2 / r1）（dB）
4
通常把房间内的声场分成两部分，一部分是由声源直接 传到接收点的直达声所形成的声场，称为直达声场。另 一部分是经过室内表面反射后到达接收点的反射声所形 成的声场，称为混响声场。房间的总声场可以理解为直 达声场和混响声场的迭加
距离声源r处的声压级：
LP
LW
10lg( Q
4r 2
4) R
R Sa
L W — 声源声功率级，dB；
做好声学设计，应对声波在室内的传播规律及室内声场 的特点有所了解
[建筑声学] 第3讲 吸声、隔声与噪音控制
![[建筑声学] 第3讲 吸声、隔声与噪音控制](https://img.taocdn.com/s3/m/b7b295d28bd63186bcebbc8a.png)
• 对于同一种吸声材料，当厚度一定而密度改变 时，吸声特性也会有所改变，但是比增加厚度 所引起的变化小。
对于玻璃棉, 较理想的容重 是12-48Kg/m3, 特殊情况使用 100Kg/m3或更 高。
二、多孔吸声材料
【 材 料 、 构 造 与 吸 声 】
• 驻波管法
• 驻波管法是测量材料的垂直入射吸声系数的方 法。当声波垂直入射到测试材料的表面而被反 射时，在管内就形成驻波。测出极大声压级和 极小声压级的比（驻波比），可按下式计算材 料的垂直入射吸声系数。
0
1 10
4 10L 20
L 20 2
• 式中，ΔL—声压级极大值和声压级极小值之差， 单位为dB
三、空腔共振吸声结构
【 材 料 、 构 造 与 吸 声 】
三、空腔共振吸声结构
【 材 料 、 构 造 与 吸 声 】
• 共振频率：
c f0 2 p L(t )
• 上式使用的条件是孔距在孔径的2倍以上 （即 穿孔率一定时，孔径不能太大而孔数不能太 少），穿孔率和空腔厚度都不应过大。当穿孔 率大于0.15、空腔厚度大于20cm时，应按下 式计算。
建 筑 声 学
第三讲 吸声、隔声与噪音控制
要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学 概念。
要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学 概念。 材料的吸声性能：着眼于声源一侧反射声 能的大小，目标是反射声能要小；
材料的隔声性能：着眼于入射声源另一侧 的透射声能的大小，目标是透射声能要小。
要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学 概念。 吸声材料对入射声能的反射很小，这意味 着声能容易进入和透过这种材料；可以想象， 这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气的， 这就是典型的多孔性吸声材料。 吸声材料的结构特性是：材料中具有大量 的、互相贯通的、从表到里的微孔，也即具有 一定的透气性。
1-1室内声学原理
二、计权网络和频谱
声音的频谱
声音可以是单个频率的纯音，但绝 大数声音是由多个频率组合的复音。通常 人们听到的声音可以由组成它的分音的频 率和强度所构成的频谱来表示。 单线谱与连续谱
音乐为非连续频谱，只含有基频 和谐频，而谐频是基频的整倍数。 普通声频谱一般为连续频谱， 无单线谱图特征。
第五节：驻波与房间共振
三维情况：
c fn 2 nx n y nz l l l x y z
2 2 2
在矩形房间中的共振 1—轴向共振；2—切向共振； 3—斜向共振
由简正频率的表达式可见，在封闭空间内存有大量的 共振频率，很容易被声波激发形成驻波声场。
实验表明，人们对声音强弱的感觉并不直接同声压或声强成比例。例
如，当声强增加至2倍时，我们只觉得声音加强了3分（0.3倍）；当声 强分别增至10倍、100倍、1000倍时，我们的感觉是声音增强了1倍、 2倍、3倍。这种关系恰好同数学中的对数（以10为底的对数）关系相 符。根据对数原理，2的对数等于0.3、10的对数等于1、100的对数等 于2、1000的对数等于3…，因此，正好用来描述我们的听觉。
第一篇 室内声环境
第一章：室内声学原理 第二章：室内声环境评价 第三章：建筑材料及结构的吸声与隔声 第四章：室内声环境设计 第五章：室内音响设备
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
声环境控制的意义
创造良好的满足要求的声环境，可以： 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
电声课讲义_第3章室内声学
教育电声系统
播音室 混响时间通常为0.4s（500Hz时）， 其T60的频率特性为高频的混响时间略为 高于低和中频。这是经我国专业工作者大 量研究与实践发现，汉语播音室的高频 T60略为高于低、中频时声音效果会更好 一些。 T60
0.35s
0.4s
0.45s
f
100 400 2k 10k
f
教育电声系统
教育电声系统
声场稳定后，如果声源停止发声，声 能密度逐渐衰减，直到室内界面把反射声 全部吸收掉，室内声场消失。 室内声能密度从稳定值为4W/cA逐渐 衰减为零的过程称为室内声场的衰减过程。
教育电声系统
建立和稳态 声压级 a b
衰减过程 a房间吸声量小 b房间吸声量大
t
室内声场的建立、稳定和衰减
教育电声系统
教育电声系统
在一个给定的房间中，存在一个由直 达声场向混响声场转变的转折点。在这一 点上，直达声与混响声的强度相等。该点 与声源的距离称为临界距离。对于点声源 ，这些声强相等的 点将构成一球面， 该球的半径则称为 S点声源 混响半径（rc）。
rc
教育电声系统
据临界距离的含义，可利用直达声与混响 声的强度I直/I混之比计算。 KS= I直/I混=1
教育电声系统
混响时间计算公式适用范围： 混响时间计算公式适用范围： 适用范围 当声音频率较低时，如频率小于1KHz， 空气对声波的衰减小得可以忽略不计，即 4mv=0，于是克纳森公式就可用艾润公式准 确表示；如果房间的平均吸声系数较小，以 致 α ＜＜1时，则-ln(1-α )= α .艾润公式 又可用赛宾公式代替。
教育电声系统
2、近次反射声：一般指直达声之后相对延 迟时间为50ms内的反射声。 近次反射声衰减的快慢反映房间的吸声性 能的大小； 近次反射声的时间间隔与声行程的长度有 关，房间的大小有关； 由哈斯效应得知，近次反射声与直达声融 和在一起对直达声起到了加重加厚的作用， 使直达声听起来更响，更有空间感。
室内声学
室内声学百科名片室内声学（room acoustics）是研究室内声音的传播和听闻效果的学科，是建筑声学的重要组成部分。
其布置有关；听闻效果则反映人们的主观感受，对不同用途的房间有不同的评价标准。
目录[隐藏]室内声场研究方法听闻效果室内声场研究方法听闻效果[编辑本段]室内声场当声源向空间辐射声波时，该声波存在的区域称为声场。
如果声波传播时不受阻碍和干扰，这样的声场称为自由声场。
对一个波阵面为球形的点声源来说，声场强度与离声源中心距离室内声学的平方成反比，这一规律称为平方反比定律。
在室内，声源辐射的声波传播到界面上时，部分声能被吸收，部分被反射。
通常要经过多次反射后，声能密度才减弱到可以被忽略的程度。
当声源连续稳定地辐射声波时，空间各点的声能是来自各方向声波叠加的结果。
其中未经反射、直接由声源传播到某点的声波称为直达声；一次和多次反射声波的叠加称为混响声。
室内声场由直达声和混响声合成，直达声的声能密度按反平方规律衰减，而混响声的声能密度可近似地认为各处相等。
混响声能的大小，除与声源的辐射功率有关外，还与空间大小和各界面的平均吸声系数有关。
[编辑本段]研究方法在不同条件下，可分别用几何声学方法、统计声学方法和波动声学方法来研究室内声音的传播。
几何声学方法在研究自由声场的扩散性时，常采用声线来描述声音传播的途径。
这种忽略声的波动特性，而用声线概念研究声的传播途径的方法称为几何声学方法。
当室内声音传播到一个尺寸比声波长度大得多的界面时，可用几何声学方法研究声音的传播规律。
根据反射定律，声线的反射角等于入射角，且反射声线和入射声线与法线在同一平面上。
因此可以利用声线的几何作图法来分析直达声和近次反射声的分布情况。
避免直达声和第一次反射声之间有较大的延迟时间差，避免反射声的聚焦出现在听众席附近；通过靠近声源的反射面的布置，补充短延迟的反射声，以避免声源前面的声强随距离增加而出现过大幅度的下降等。
统计声学方法忽略声的波动特性，从能量的观点出发，用统计学手段来描述声场平均状态的方法称为统计声学方法。