2.建筑物理-室内声环境

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1、室内声环境第一节自由声场与室内声场一、自由声场中声音的传播与声压的计算1、点声源——球面波当点声源向自由声场辐射声能时，距离声源r米处的声压级为：——距离增加1倍，声压级减少6dB。2、线声源——柱面波当线声源向自由声场辐射声能时，距离声源r米处的声压级为：——距离增加1倍，声压级减少3dB。3、面声源——平面波传播过程中波阵面保持不变，所以声能无衰减，声压级不变。第二章室内声场二、室内声场中声音的传播与特点与室外情况很不同，声波在室内会形成“复杂声场”。这时，室内声场将要受到封闭空间的体积、形状及各个界面的结构、材料等性质的影响，其主要特点是：（1）声波在

2、各个界面引起一系列的反射、吸收与透射；（2）与自由声场有不同的音质，由反射声所决定；（3）由于房间的共振可能引起某些频率声音被加强或减弱；（4）声能密度的空间分布不再符合平方反比定律。三、声波在室内的反射和几何声学（一）声音在房间内的反射当一声源在室内发声时，声波由声源到各接收点形成了复杂的声场。任一点接收到的声音都可看成由三个部分组成：（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。（3）混响声：在早期反

3、射后陆续到达的，经过多次反射后的声音统称为混响声。有些场合除了直达声外，反射声统称为混响声。（二）室内声波反射的几种情况室内声学中，常利用“几何声学”作图的方法，主要研究早期反射声（具体来说就是一次或二次反射声）的分布情况。几何声学的方法是忽略声音的波动性质，不考虑干涉和衍射现象，把声源向外辐射声能量以声线代替。声线表示声音的传播方向和路径。声线在遇到界面或障碍物时，部分能量被吸收，同时产生反射声。（三）室内声音的增长、稳态和衰减当声源在室内辐射声能时，声线遇到界面，就有部分声能被吸收，部分被反射。反射的声能继续传播，将再次乃至多次被吸收和反射，就在空间形成

4、了一定的声能密度。因此，从能量的角度，我们还要考虑室内声源开始发声、持续发声、停止发声等情况下声音的形成和消失的过程。第二节混响时间及其计算一、混响与混响时间当声源在室内停止发声以后，声音不会立刻消失，而是要经历一个逐渐衰变的过程，或称混响过程。混响时间长，将增加音质的丰满感；但如果混响过程过长，则会影响听音的清晰度。混响时间短，有利于清晰度，但如果过短，又会使声音显得干涩，强度变弱，进而造成听音吃力。在室内音质设计中，常用混响时间作为控制混响过程长短的定量指标。混响时间——室内声场达到稳态后，令声源停止发声，自此刻起至声压级衰变60dB所经历的时间，记作T

5、60，或RT，单位秒(s)。二、赛宾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成正比，与房间总吸声量成反比，并提出了混响时间经验计算公式——赛宾公式：T60——混响时间（s）；V——房间容积（m3）；A——房间总吸声量（m2）；α——房间平均吸声系数；S1、S2…Sn——室内各界面不同材料的表面积（m2）α1、α2…αn——不同材料的吸声系数（m2）混响室界面全反射，声能在声音停止后，无限时间存在。普通厅堂房间等界面部分反射，声能在声音停止后，经过多次反射吸收，能量逐渐下降。消声室界面全吸收，声能在声音停止后，完全没有任何反射吸收，在接触界面后，声

6、能立即消失。混响室消声室第四节驻波与房间共振生活中普遍存在着共振现象，即某一物体被外界干扰振动激发时，将按照它固有频率振动。激发频率越接近物体的固有频率，其振动的响应就越大。房间的共振现象——在室内，当声源发声时，如果激发起这个房间的某些固有频率，也会发生共振现象，使声源中某些频率被特别加强。此外，还会使某些频率的声音在空间分布上很不均匀，即某些固定位置被加强，某些固定位置被减弱。所以房间共振现象会对室内音质造成不良的影响。房间的共振可以用驻波原理来说明。驻波——驻定的声压起伏，由两列在相反方向上传播的同频率、同振幅的波相互叠加而形成。驻波的形成图中竖线处，

7、均是始终不振动的点，声压为零，称为波节；两波节间的中点处，有固定的压力起伏，振幅达到最大，称为波腹。一维情况下，相距为L的两平行墙面之间产生驻波的条件是：矩形房间中，在声波作用下，也会产生一维、二维、三维空间上的驻波，或称简正振动，简正波。简正频率计算为：只要nx、ny、nz不全为零，就对应于一组振动方式。一个房间有无限多个简正频率；简正频率的值不是任意的，它与房间的几何尺寸有关。如，计算一个尺寸为7m×7m×7m的矩形房间的十个最低共振频率：从上表计算可知，某些方式的共振频率相同，如（1,0,0）、（0,1,0）、（0,0,1）几种方式的共振频率均为24H

8、z，即发生了简并现象。简并现象——某些振动方式的共振