第二章室内声学原理
室内声学基础
室内声学基础第一章声音的基本性质一、声音的产生与传播声音是人耳通过听觉神经对空气振动的主观感受。
声音产生于物体的振动，例如扬声器的纸盆、拨动的琴弦等等。
这些振动的物体称之为声源。
声源发声后，必须经过一定的介质才能向外传播。
这种介质可以是气体，也可以是液体和固体。
在受到声源振动的干扰后，介质的分子也随之发生振动，从而使能量向外传播。
但必须指出，介质的分子只是在其未被扰动前的平衡位置附近作来回振动，并没有随声波一起向外移动。
介质分子的振动传到人耳时，将引起人耳耳膜的振动，最终通过听觉神经而产生声音的感觉。
例如，扬声器的纸盆，当音圈通过交变电流时就会产生振动。
这种振动引起邻近空气质点疏密状态的变化，又随即沿着介质依次传向较远的质点，最终到达接收者。
可以看出，在声波的传播过程中，空气质点的振动方向与波的传播方向相平行，所以声波是纵波。
扬声器纸盒就相当于上图中的活塞。
在空气中，声音就是振动在空气中的传播，我们称这为声波。
声波可以在气体、固体、液体中传播，但不能在真空中传播。
二、声波的频率、波长与速度当声波通过弹性介质传播时，介质质点在其平衡位置附近作来回振动。
质点完成一次完全振动所经历的时间称为周期，记为T，单位是秒(s)。
质点在1秒内完成完全振动的次数称为频率，记作f，单位为赫兹(Hz)，它是周期的倒数，即：f=1/T介质质点振动的频率即声源振动的频率。
频率决定了声音的音调。
高频声音是高音调，低频声音是低音调。
人耳能够听到的声波的频率范围约在20—20000Hz之间。
低于20Hz的声波称为次声波，高于20000Hz的称为超声波。
次声波与超声波都不能使人产生听感觉。
声波在其传播途径上，相邻两个同相位质点之间的距离称为波长，记为λ，单位是米(m)。
或者说，波长是声波在每一次完全振动周期中所传播的距离。
声波在弹性介质中传播的速度称为声速，记为v，单位是米/秒(m/s)。
声速不是介质质点振动的速度，而是质点振动状态的传播速度。
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：
第二章 室内声学原理
八、如果设计一个厅堂，想使该厅堂的混响时间
控制的比较短，可以采取哪些设计措施？
九、如果一机器在房间发出很大噪音，其工作人
员就在机器旁工作，那么在房间的周墙和屋
顶布置吸声材料，对于减小机器噪音对工作 人员的危害作用大吗？为什么？ 十、要增大声源的指向性？可采取什么有效措 施？
43
1、在波重叠的区域内某些点的振动被加强，
2、在另一些位置，振动被减弱。
27
3、驻波
驻波形成条件： A、两个频率相同、相位相同的声源发出两 列波 B、 在同一直线上不同位置发出并相向传 播，迭加后产生驻波。 特点： （1）、波腹、波节在空间点的位置固定不变。 （2）、相邻波腹和波节之间相距入/4， 相邻波腹或波节之间相距入/2。
Lp = Lw + 10lg （Q/4 r2 + 4/R） Q——声源的指向性因素，它与声源的方向性 和位置有关 Q=1： 无方向性声源放在房间中心时， Q=2：声源位于某一墙面的中心 时， Q = 4：声源在两个界面交线的中心时， Q = 8：声源在三个界面的交角处。 R——房间常数，与房间的吸声特性有关， R = S / （1- ）
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（３）共振频率的简并——共振频率的重叠
现象。
简并将使那些与共振频率相当的声音大大加 强，导致室内原有的声音失真，并使声场不 均匀，应尽量避免。
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7x7x7
20 30 40 50 60 70 Hz
6x7x8 20 6x6x9 20 30 40 50 60 70 Hz 30 40 50 60 70 Hz
36
简并将使那些与共振频率相当的声音大 大加强，导致室内原有的声音失真，产 生所谓的声染色现象，并使声场不均匀， 应尽量避免。
室内声学原理
室内声学原理一.室内声场：当一个声源在室内发声时，声波由声源到室内各接收点形成了复杂声场。
对于任一接收点，其所接收到的声音可以简单地看做由三部分组成，即直达声、近次反射声及混响声。
（1）直达声：是由声源直接到达接收点的声音。
在传播过程中，这部分声音不受室内界面的影响，直达声的强度基本上按照与声源距离的平方成反比而衰减。
（2）近次反射声：一般是指在直达声之后相对延迟时间为50毫秒内到达的反射声。
这些短延迟的反射声主要是经由室内界面一次、二次以及少数三次等反射后到达接收点的声音，故称近次反射声。
人耳对于延时为50号秒以内的反射声难以与直达声分开，故这些反射声会对直达声起到加强作用。
此外，短延时反射声和侧向到达的反射声对音质有很大影响。
（3）混响声：在近次反声后续到达的、经过多次反射的声音统称为混响声。
在远场混响声的加强，对于该接收点的声音强度起决定作用，而且其衰减率的大小对音质有重要影响。
二.房间共振在一些内装修材料比较坚硬的房间内，当声源发声时，常会激发这个房间内的某些固有频率（或称简正频率）的声音即出现了房间的共振现象。
当发生共振现象时，声源中某些频率被特别的加强了，在声学上称为出现了“声染色”现象。
此外这种房间共振还表现为使某些频率（主要是低频）的声音在空间分布上很不均匀，即出现了在某些固定位置上的加强和某些固定位置上的减弱。
在一些体积较小的矩形播音室内常常出现的低频嗡声，就是由房间共振引起的。
声染色可能性最大的频率段为100~175Hz，其次为250 Hz附近。
房间产生共振可以用驻波原理加以解释。
驻波是两列同频率、同振幅但沿着某一轴向相向传播的波相互叠加而形成的。
三.隔声罩一般为封闭小空间，同样的噪声源，罩内某点声级比无罩时为高，尤其当罩内无吸收时。
在确定隔声罩的平均隔声量TL时，据使用经验，一般罩内有强吸收或一般吸收、或无吸收时的插入损失分别为20、15和10dB左右。
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
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
建筑物理 第2章 室内声学原理
T
60
S
0.161V
ln(1 )
4mV
0.2
• 其中：4m－空气吸收系数；当声音频率 f ≥ 2000Hz 时，必须考虑空气吸收对混响时间 的影响。一般地，4m与湿度、温度有关， 通常按相对湿度60%，室内温度20℃计。
• 4mV－空气吸收量。
混响时间 Reverberation Time （RT）
混响时间 Reverberation Time （RT）
（一）赛宾（Sabine）公式
• 赛宾是美国物理学家，他发现混响时间近似与 房间体积V成正比，与房间总吸声量A成反比， 并提出了混响时间经验计算公式——赛宾公式。
T 60 0.161V A
• 其中：A－室内表面吸声量，
A S
•
S11 S 2
• 早期反射声：指在直达声之后相对延迟时间为 50ms内到达的反射声。这种短延时的反射声难 以与直达声分开，对直达声起到加强作用；
• 混响声：在早期反射声后陆续到达的、经过多 次反射的声音的统称。混响声的长短与强度将 影响厅堂音质（如清晰度和丰满度等）。
五、直达声、早期反射声和混响声
六、室内稳态声压级计算
二、室内声场特点
二、室内声场特点
• 声波在各个界面发生反射、透射和吸收 • 声能的空间分布发生变化 • 声源停止发声后的一段时间内，声音并不
立即消失，声场中存在反射声 • 由于房间的共振可能引起某些频率的声音
被加强或减弱 • 与自由声场有不同的音质
二、室内声场特点
三、室内声场空间分析
三、室内声场空间分析
（一）赛宾（Sabine）公式
T 60 0.161V A
混响时间 Reverberation Time （RT） （二）伊林（Eyring)公式
室内声学设计原理及其应用
室内声学设计原理及其应用概述室内声学设计是一门研究如何改善和优化室内声学环境的学科。
通过合理的声学设计，可以提高音质、降低噪音、改善语音传播效果等，为人们提供舒适的听觉体验。
本文将介绍室内声学设计的原理和一些实际的应用。
原理吸声材料室内声学设计中常用的一种方法是通过使用吸声材料来减少声音的反射，从而降低室内的噪音水平。
吸音材料通常具有良好的吸声特性，能够将声波能量转化为热能而不发生反射。
常见的吸声材料包括吸声板、吸声棉、吸声隔板等。
声音传播控制为了改善室内声学环境，需要控制声音的传播路径和方向。
通过合理的室内布局、隔音设计和声学隔离措施等，可以减少不必要的声音传播，降低噪音污染。
常见的控制方法包括加装隔音门窗、设置声音隔墙等。
模型建立与仿真在室内声学设计中，借助计算机模型建立和声学仿真技术可以帮助设计师更好地分析和优化声学环境。
通过建立合适的模型，并使用相关的仿真软件，可以模拟声波传播、吸声效果等，为声学设计提供科学依据。
应用音乐厅与剧院音乐厅和剧院是室内声学设计的重要应用领域。
良好的音质和声场效果对于演出效果至关重要。
合理的吸声材料、布局设计和声学调音等可以使得声音更加透明、均衡，提升听众的音乐鉴赏和观剧体验。
多媒体演播室在多媒体演播室的声学设计中，需要兼顾语音和音乐的表现效果。
通过合理的吸声和音响设备配置，可以清晰地传递语音信息，并减少回音和噪音的干扰，提高演播室的语音录制和后期制作效果。
教室和会议室在教室和会议室中，良好的声学设计可以提高语音传播效果，使得听众能够更清晰地听到演讲者的声音，减少干扰和疲劳感。
合适的吸声材料、声学屏障等可以帮助控制噪音和回音，提升听众的听讲体验。
医院和办公室在医院和办公室中，室内声学设计对人们的健康和工作效率有着直接影响。
通过降低噪音、优化声音传播路径和控制回音等，可以提供安静的工作和治疗环境，改善人们的工作和生活质量。
结论室内声学设计是一门综合学科，通过合理运用吸声材料、声音传播控制和模型建立与仿真等技术，可以提高室内声学环境的质量，为人们提供更好的听觉体验。
建筑知识：建筑室内声学设计的原理与技巧
建筑知识：建筑室内声学设计的原理与技巧建筑室内声学设计的原理与技巧随着城市化进程的不断加速，人们的生活空间越来越受到关注。
建筑室内声学设计已经成为人们关注的焦点之一，而人们对建筑室内声学设计的要求也越来越高。
本文将介绍建筑室内声学设计的原理与技巧，以供建筑师和设计师参考。
一、声学的基本原理声学是指研究声波在空气，固体，液体，气体和晶体等物质中传播的物理学科学。
声学的基本原理可以分为声源、声波传播和声接收三个部分。
声源：声学中的声源是产生声波的物体或空间。
声源的特点主要是声压及其随时间变化的周期性。
声压是指声波在空气中的压力变化，通常用牛顿/平方米(nPa)或德西贝尔(dB)来表示。
声波传播：声波是一种机械波，它是由物体在某一点振动所产生的，通过空气传送到其他地方。
声波的传播速度与介质的密度和弹性有关。
声波传播可以分为直线传播和衍射传播两种形式。
声接收：声学中的声接收是指声波在空气中碰到接收器所产生的响应。
接收器可以是麦克风、扬声器、录音机和电话等。
二、室内声学设计的基本原理室内声学设计是指在建筑室内进行声学设计的过程。
它包括声源的位置、声波传播路径以及接收器的位置等的优化，以实现音质的最佳效果。
室内声学设计是非常重要的，因为它不仅对建筑的视觉效果有着很大的影响，同时也能够改善建筑物的环境和人们的舒适度。
室内声学设计的基本原理可以分为三个方面。
首先，作为声音发射源的乐器或音响设备的设计是非常重要的。
音响设备的设计应符合声学原理，以实现最优的声音效果。
同时应考虑到声音的传播以及接收的方向。
设计良好的音响设备不仅可以提高音质，还可以使人听得更舒适。
其次，声波传播路径的设计也非常重要。
声波的传播路径可能会受到建筑物，人，物体的反射影响。
因此，为了降低声音的反射和噪声污染，设计师必须考虑使用声学装饰、吸声板、垂直切割面等声学材料。
最后，室内声学设计还要注意阻隔噪声的要求。
建筑物应该采用防噪声材料，防止噪音从外部环境进入建筑物内部，从而保证内部的声音品质。