建筑环境学_吕洁_建筑声环境

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1、第七章建筑声环境§1建筑声环境的基本知识§2人体对声音环境的反应原理与噪声评价§3声音传播与衰减的原理§4材料与结构的声学性能§5噪声的控制与治理方法§1建筑声环境的基本知识一、声波的基本物理性质声音的产生与传播过程的基本因素声源传声途径接收者振动的物体空气、固体声波和波动方程声速简谐声波、频率与波长声音信号和频谱波阵面与声线§1建筑声环境的基本知识1.声波和波动方程振动在空气、固体中的传播，声波传播的物理过程是振动能量在媒介中的传递质点的振动方向和波的传播方向相垂直纵波横波质点的振动方向和波的传播方向相平行建筑环境中的声波以空气传播的声波为主，

2、是压强波，是纵波(即质点的振动方向和波的传播方向相平行)波动方程的达郎贝尔解说明在初始时刻的一个扰动分别沿x轴正方向和负方向以速度c传播§1建筑声环境的基本知识2.声速主要取决于介质本身的物理特性，也和温度等因素有关.空气中的声速：常温下（15℃）空气中的声速可取为340m/s。介质传播速度m/s介质传播速度m/s松木3320空气331软木500水1450玻璃5000花岗岩6000铁5000钢5000温度为0℃时声波在不同介质中的传播速度3.简谐声波、频率与波长简谐声波：用频率f和声压幅值Pm两个独立变量描述。确定音调确定声音的强弱（响度）§1建

3、筑声环境的基本知识周期T：声波通过空气或其他弹性介质传播时，介质质点在其平衡位置附近来回振动完成一次完全振动所需的时间，单位为秒频率f：一秒内的振动次数，即周期T的倒数，单位：赫兹（Hz）波长λ：声波在一个周期内传播的距离，单位为m<20Hz为次声，>20KHz为超声。其中，人耳感觉最重要的部分约在100Hz~4000Hz，相应的波长约3.4m~8.5cm.§1建筑声环境的基本知识§1建筑声环境的基本知识4.声音信号和频谱人耳接收到的空气中声压随时间的变化表示某种声音频率成分及其声压级组成情况的图形纯音频谱图：位于该频率坐标处的一条竖直线复音频谱

4、图：线状谱(离散谱)非周期性信号频谱图：连续谱纯音信号周期性声信号（复音）非周期性声信号§1建筑声环境的基本知识线状谱连续谱§1建筑声环境的基本知识声音三要素声音的强弱音调的高低音色的好坏决定于声音的基频，并与声压级及其组成成分有关决定于声强级、声压级或总声级决定于频谱，是反映复合声的一种特性，泛音多且低次泛音足够强，音乐就动听Think，乐音与噪音的区别是什么呢?频程：把可听声的频率变化范围划分为若干小的段落频程宽度：上下限频率值之差，简称频带宽。倍频程：对频率作相对比较的单位.频程上、下界频率值f2、f1中心频率值fc频程倍数建筑声学常用1个

5、倍频程ISO和国标：fc=31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000Hz§1建筑声环境的基本知识§1建筑声环境的基本知识5.波阵面与声线在某一时刻，波动所达到的各点的包络面，即空间中相位相同的相邻点构成的面表示声波传播的途径，在各向同性的介质中，声线是直线且与波阵面相垂直平面波球面波§1建筑声环境的基本知识二、声音的计量声功率、声强和声压声功率W声强I声压p声功率级、声强级、声压级及其叠加级的概念与声压级声强级声功率级声级的叠加声源的指向性§1建筑声环境的基本知识声功率W：声源在单位时间内向外辐射的

6、声能，单位为瓦（W）或微瓦（μW）。声源种类声功率喷气飞机10kW气锤1W汽车0.1W钢琴2mW女高音1000～7200μW对话20μw注意：电功率：声源输入功率声功率：声源输出功率现在你明白说话不会让我们筋疲力尽，而在大房间内演讲需用扩声设备的原因了吧。§1建筑声环境的基本知识I=W/SW/㎡式中S—声能所通过的面积，㎡。声强I：单位时间内，在垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能，单位为W/㎡。是衡量声音强弱的物理量，有方向性，难以测量，通常测量声压，通过计算求得声强和声功率§1建筑声环境的基本知识在无反射的自由声场中，点声源发出的球面波

7、，均匀地向四周辐射声能。距声源中心为r的球面上的声强为：I=W/S=W/(4πr2)W/㎡对于球面波：声强与点声源的声功率成正比，而与到声源的距离的平方成反比；对于平面波，声线互相平行，声强不变，与距离无关。§1建筑声环境的基本知识声压P：某瞬时，有声波时介质中的压强(P)相对于无声波时的静压强(P0)的改变量，单位即压强的单位，Pa。任何一点的声压都随时间而变瞬时声压：每一瞬间的声压有效声压：某段时间内瞬时声压的平均值，用均方根值表示w/m2—介质的特性阻抗，20℃时=415Ns/m3。—空气密度，kg/m3；c—空气中的声速，m/s；式中p—

8、有效声压，Pa；§1建筑声环境的基本知识dB式中P—考察点声压；p0—基准声压，=2×10-5Pa。声压级级：做相对比较的量。声强级dB