建筑物理室内声环境(III)

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1、第二章室内声学原理第一节几何声学第二节自由声场与室内声场一、自由声场中声音的传播与声压级计算1、自由声场：当点声源向没有反射面的自由空间辐射声能时所产生的声场。2、自由声场遵循距离平方反比定律。W=I/4πr23、声压级的计算：（1）、自由声场中声压级的计算：点声源在自由空间辐射声能时，距声源r米处的声压级：LPLP=LW-20Lg（r）-11dB其中：LW：声源的声功率，dB；r：距声源的距离，m。（2）、半自由声场中声压级的计算：LP=LW-20Lg（r）-8dB二、室内声场特点特点：声音在封闭空间的传播。1、声波在各界面的反射、吸收和透

2、射。2、与自由空间音质有所不同。3、声能的空间分布发生了变化。4、由于形体的不同，也可能产生声学上的缺陷。（共振、回声、颤动回声及声染色等缺陷）三、室内声音的增长与衰减1、室内声音的增长E（t）：瞬时声能密度，J/m3W：声源声功率，wC：声速，m/sA：室内总表面吸声量，m2V：房间容积，m3t：声源发声后所经历的时间，s。2、室内声音的稳态（稳态声能密度）当t=0时，E（0）=0；当t=∞时，E（∞）→4W/CA3、室内声音的衰减E（t）：瞬时声能密度，J/m3W：声源声功率，wC：声速，m/sA：室内总表面吸声量，m2V：房间容积，m3

3、t：声源发声后所经历的时间，s。四、室内声压级的计算当声源在室内发声时，室内某一点接收到的声音，可以看成是由直达声、早期反射声、混响声三部分组成。1、直达声、早期反射声、混响声（1）、直达声：声源直接到达接收点的声音。——这部分声音不受室内各界面的影响，其传播遵循平方反比定律。（2）、早期反射声：一般指直达声到达后，50ms之内到达的反射声。（3）、混响声：早期反射声到达后陆续到达的。2、室内稳态声压级当声功率LW的声源，在室内连续发声，声场达到稳态时，距离声源r米处的稳态声压级LP：LW：声源声功率级，dB；Q：声源指向因子；r：接收点与声

4、源的距离，m；R：房间常数，R=Sα/（1-α）；α：室内平均吸收系数，3、混响半径当直达声项与混响声项相等时，接收点距声源的距离rc称之为混响半径。讨论：（1）、当r＜rc时，接收点的声能主要是直达声的贡献；此时室内做吸声处理无明显意义。（2）、当r＞rc时，接收点的声能主要是混响声的贡献；此时室内做吸声处理才有意义。（3）、当直达声大于混响声时，易获得高清晰度；反之，清晰度降低。第三节混响时间及计算混响时间：当室内声场达到稳态后，声源停止发声后，声音衰减60dB所需要的时间。记作：T60或RT单位：秒（s）一、塞宾公式T60=kV/A(s

5、)其中：T60：混响时间，s；k：常数，一般取0.161；V：房间容积，m3；A：室内总吸声量，Sαm2；α：吸收系数。讨论（1）、当α=1时，T60=0，但是T60=常数，与实际不符。（2）、当α<0.2时，T60=kV/A与实际接近。二、伊林公式1、假定（1）、室内声音充分被扩散；（2）、室内各表面均匀地被吸收；其中：S：室内各表面面积，m2；α：室内各表面吸声系数。（3）、声波在室内被反射的次数决定于反射表面之间的平均距离——平均自由程（L）。对于规则的房间：L=4V/S，单位时间内声波在室内被反射的次数：n=C/L=CS/4V2、伊林

6、混响时间计算公式根据三项假定，入射声波强度：I0第一次反射波：I1=I0（1-α），吸收αI0；第二次反射波：I2=I0（1-α）2，吸收αI1；第n次反射波：In=I0（1-α）n。室内声音的衰减率：DD=10Lg（I0/I）D=10Lg（I0/I）=10Lg（1-α）-n=又因为：T60=60/D===若考虑到空气对高频的吸收，T60：混响时间，s；V：房间容积，m3；S：室内总表面积，m2；α：平均吸收系数；4m：空气吸收系数。空气吸收系数4m值（室内温度20℃）相对湿度倍频程500Hz1000Hz2000Hz4000Hz30%40%5

7、0%60%70%80%--0.00240.00250.00250.00250.00500.00400.00400.00400.00300.00300.01200.01000.00890.00850.00810.00820.03800.02900.02400.02200.02080.0194讨论：（1）、当α=1时，Ln（1-α）→∞，T60→0；（2）、当α较小时，-Ln（1-α）≈α，T60=kV/Sα。（3）、伊林混响时间计算公式与实际也有10%~15%的误差。三、混响时间计算公式的精确性混响时间计算公式的计算结果与实测值往往有10%~1

8、5%左右的误差，有时会更大些。1、实际与假定不符。（1）、室内声场不可能均匀；（2）、吸收也不可能均匀。2、代入公式中的数据也不可能非常准确。——吸收系数的测量条件