工程声学基础

第3.1章 建筑声学基本知识一、声音的基本性质声源是辐射声音的振动物体。

声波是纵波。

人耳可听到的声波频率范围是20-20000Hz 。

介质的密度越大，声音的传播速度越快，声音在空气中的传播速度为340 m/s 。

将声音的频率范围划分为若干个区段，称频带。

声学设计和测量中常用倍频带和1/3倍频带。

倍频带的中心频率有11个：16、31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz 、16kHz 。

小于200 Hz 为低频，500～1000Hz 为中频，大于2000Hz 为高频。

声波从声源出发，在介质中传播，声波同一时刻所到达的各点的包络面称波阵面。

声线表示声波的传播方向和途径。

声波可分为球面波、平面波和拄面波。

声波在传播过程中会发生反射（镜像反射和扩散反射）、绕射（声波绕过障蔽边缘进入声影区的现象）、干涉（相同频率、相位的两列波在叠加区域内引起的振动加强和削弱的现象）。

材料的反射系数r 、透射系数τ和吸收系数α分别表示被反射、透过和吸收的声能占总声能的比例。

τ小的材料就是隔声材料，α> 0.2的材料就是吸声材料。

二、声音的计量声功率W ：声源在单位时间内向外辐射的声能。

声强I ：单位时间，垂直于声波传播方向上单位面积通过的声能。

点声源 24/r W I π= 声压p ：介质有无声波传播时压强的改变量。

自由声场中 c p I 02/ρ=声能密度E ：单位体积内声能的强度。

c I E /=级的概念，声压级0/lg 20p p L p =；声强级0/lg 10I I L I =；声功率级0/lg 10W W L W =（其中p 0=2×10-5Pa ；I 0=10-12W/m 2；W 0=10-12W ）；几个等声压级的叠加n p p L p lg 10lg 200+=。

两个等声压级叠加时，总声压级比一个声压级增加3dB ，两声压级之差超过10dB 时，附加值可忽略不计，总声压级等于最大声压级。

(完整版)工程声学公式
工程声学公式 (完整版)
1. 声压级公式
声压级是衡量声音强度的一种指标，常用单位为分贝（dB）。

声压级公式如下：
其中，L为声压级，p为被测声压，p0为参考声压（通常取20微帕，即20x10^(-6)帕）。

2. 声功率级公式
声功率级是衡量声音能量释放的一种指标，也用分贝（dB）表示。

声功率级公式如下：
其中，Lw为声功率级，P为被测声功率，P0为参考声功率（通常取10^(-12)瓦）。

3. 音强级公式
音强级是衡量声音能量传播的一种指标，也用分贝（dB）表示。

音强级公式如下：
其中，LI为音强级，I为被测音强，I0为参考音强（通常取
10^(-12)瓦/平方米）。

4. 声相速度公式
声相速度是声波在介质中传播的速度。

在常温下，空气中的声
相速度接近343米/秒，公式如下：
其中，v为声相速度，c为常温下声波在空气中的速度（343米/秒），T为介质的温度（摄氏度）。

5. 声阻抗公式
声阻抗是衡量声波在两种介质之间传播时的障碍程度。

声阻抗
公式如下：
其中，Z为声阻抗，ρ为介质的密度（千克/立方米），c为声相速度。

6. 共振频率公式
共振频率是指物体在受到外界振动源作用下，从静止状态转化为振动状态所对应的频率。

共振频率公式如下：
其中，f为共振频率，k为物体的弹性系数（牛顿/米），m为物体的质量（千克）。

以上是一些常见的工程声学公式，可以在实际工程中用于计算和分析声学现象。

噪声产生原因空气动力噪声由气体振动而产生。

气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。

如空气压缩机、电风扇的噪声。

机械噪声由固体振动产生。

金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。

液体流动噪声液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。

电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。

燃烧噪声燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。

声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。

可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。

点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。

声频( f )声速( c )和波长( λ )λ= c / f声速与媒质材料和环境有关：空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s)在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。

有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。

质点速度质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。

声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场有声波存在的区域称为声场。

声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。

自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。

在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。

消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。

扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。

声学工程师历年试题
声学工程师是一项专业领域，需要经过专门的培训和考试才能获得资质。

历年的声学工程师试题是考生备考的重要参考资料，通过了解历年试题的题型和难度，考生可以更好地准备考试。

下面将介绍一些典型的声学工程师历年试题，希望对广大考生有所帮助。

1.声学基础知识
(1)声学是研究什么的一门学科？
(2)声音是如何传播的？
(3)声波的频率和振幅有什么影响？
(4)介质对声波传播的影响是什么？
2.声学测量技术
(1)声学测量中常用的仪器有哪些？
(2)如何进行声音压力级的测量？
(3)声音频谱分析的原理是什么？
(4)什么是声学扫描？
3.声学工程应用
(1)声学工程在哪些领域得到广泛应用？
(2)如何进行室内声学设计？
(3)声学工程在环境保护中有什么作用？
(4)声学工程在建筑设计中的重要性是什么？
4.声学工程案例分析
请结合具体案例，分析该案例中声学工程师的工作内容和解决方案，以及取得的成效。

可以从室内声学、环境噪声控制、声学工程设备等
方面展开讨论。

5.声学工程师的职业发展及前景
(1)声学工程师的职责和要求是什么？
(2)声学工程师在现代社会中的地位如何？
(3)声学工程师的职业发展前景如何？
(4)未来声学工程领域可能的发展趋势是什么？
通过对声学工程师历年试题的整体了解，考生可以更好地备战考试，提高通过率。

同时，对于已经从业的声学工程师来说，也可以通过回
顾历年试题，不断提升自身的专业水平，适应行业发展的需求，赢得
更好的职业机会。

希望本文能对您有所帮助，祝您在声学工程领域取
得更大的成就！。

建筑声学处理基本知识在建筑声学处理中，了解基本知识是至关重要的。

建筑声学处理是指通过改善建筑物内部环境的声学特性，以提供舒适的听觉体验。

本文将介绍建筑声学处理的基本概念、技术和方法，帮助读者了解如何提升建筑空间的音质。

一、声学基础知识1. 声波传播：声音是由物体振动引起空气中分子的振动而产生的波动，通过空气传播。

了解声波的传播特性对建筑声学处理至关重要。

2. 声音的特性：声音可以通过频率、振幅和声音的质量进行描述。

频率决定声音的音调，振幅决定声音的音量，而声音的质量则决定了声音的清晰度和丰富度。

3. 声学参数：声学参数是用来描述声学特性的定量指标。

常用的声学参数包括声压级、声衰减、回声时间等。

通过测量这些参数，可以评估建筑空间的声学性能，从而进行声学处理。

二、建筑声学处理的目标1. 噪音控制：建筑空间中的噪音来自于外界环境和内部设备的声音。

通过选择合适的材料和技术，可以减少噪音的传播和反射，提供一个安静的工作或生活环境。

2. 音质改善：建筑声学处理还旨在改善音质，使声音更加清晰、自然和适宜。

通过控制回声时间、声波传播方向等，可以提高音质，并营造出符合特定需求的声学环境。

三、建筑声学处理的方法1. 吸声材料：吸声材料可以有效地吸收声音，减少声波的反射和传播。

常见的吸声材料包括吸音板、吸音砖等。

这些材料具有孔隙结构，可将声波能量转化为热能，降低噪音水平。

2. 隔声材料：隔声材料用于隔离建筑空间与外界环境的声音。

常见的隔声材料包括隔音墙、隔音窗等。

这些材料具有较高的隔声系数，能有效地阻止噪音的传播。

3. 悬挂吊顶：悬挂吊顶是一种常用的声学处理方法，可用于减少回声和提高音质。

通过在建筑物顶部悬挂吸声材料，可以降低声音的反射，改善声学环境。

4. 音频系统优化：对于特定用途的建筑空间，如剧院或音乐厅，音频系统优化是必不可少的。

通过合理设计音箱、扬声器位置和音频处理设备，可以使音乐或演讲效果更加出色。

四、建筑声学处理的实际应用1. 剧院和音乐厅：剧院和音乐厅是需要优质声学环境的场所。

音响工程师必备声学知识以下这些声学根底知识是工程师必须掌握和知道的，提供应各位阅读参考。

一些内装修材料比拟坚硬的房间内，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，即出现民房间共振现象。

当发生共振现象时，声源中某些频率特别地加强加了。

例如，噪声能使灯罩或窗玻璃产生振动而发声，而且声音的音调一一定的。

说明物体被一外界干扰振动激发时，将按照客观存在本身所具有的共振频率之一而振动。

激发频率越接近物体的某一共振频率，共振响应就越大。

就一个管乐来说，是管中的空气柱在共振，其共振频率主要由空气柱的长度来决定。

在一个房间中，空气振动的共振频率由主要由房间的大小来决定。

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(峰)和某些固定位置上的减弱(谷)。

人的头和扬声器与低频声的波长相比是小的，这种情况下可视为无指向性点声源，但对高频声，就具有明显的指向性。

频率高，声波波长短，声源下面的声压比反面和侧面大得多，直达声声能就集中于辐射轴线附近，指向性强;而低频声，声源前后的声压变化不大。

实际上，演员在舞台上的对白或演唱，随频率的上下都带有指向性。

人在话讲时，并不是均匀地向四周辐声音的，而是下面最响，背后最轻，也即沿着嘴唇前面有一定的指向性，与发声者相同距离的前、后位置，对于较高频率的语言声，其响度的差异可达1倍以上。

因此，站在讲话者后面或侧面的人，由于直达声中缺少很重要的高频成分，很难清听懂。

如果适当地在讲话者的周围加设反射面，可以提高讲话者后面的清晰度，但高频声比低频声更容易被墙面材料和空气所吸收，所以在讲话者后面时听起来总是比拟差些。

所以，厅堂形状的设计、场声器位置的布置，都要考虑声源的指向性。

什么是混响时间?当室内声场到达稳态，声源停止发声后，声压级降低60dB所经历的时间称为混响时间，记作T60或RT，单位是秒(s)。

混响时间是目前音质设计中能定量估算的重要评价指标。

1、 第一章中基本概念的理解。

声波：声源振动引起弹性媒质的压力变化，并在弹性媒质中传播的机械波。

声源：振动的固体、液体、气体。

声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏。

（空气压强的变化量，10-5～10 Pa 量级）特性：波长λ、频率 f 、声速 c声源：通常把受到外力作用而产生振动的物体称为声源。

原理：声源在空气中振动，使邻近的空气振动并以波动的方式向四周传播开来，传入人耳，引起耳膜振动，通过听觉神经产生声音的感觉。

振动的产生：这里只介绍最简单的振动——简谐振动。

物体振动时离开平衡位置的最大位移称为振幅，记作A ，单位米(m)或者厘米（cm ）；完成一次振动所经历的时间称为周期，记作T, [单位秒（s ）]。

一秒钟内振动的次数称为频率，记作f ，[单位赫兹（Hz ）]。

它们之间的关系 f = 1/T 。

如果系统不受其它外力，没有能量损耗的振动，称为“自由振动”，其振动频率叫做该系统的“固有频率”记作f0 。

振动在空气中的传播──声波:分为横波和纵波。

质点的振动方向和波的传播方向相垂直，称为横波。

如果质点的振动方向和波的传播方向相平行，则称为纵波。

在空气中传播声波就属纵波。

声波的传播是能量的传递，而非质点的转移。

空气质点总是在其平衡点附近来回振动而不传向远处。

声速与媒质的弹性、密度和温度有关空气中的声速：理想气体中空气中声速是温度的单值函数。

在建筑环境领域中变化范围很小，近似：340 m/s固液体中的声速❑ 钢 5000 m/s❑ 松木 3320 m/s❑ 水 1450 m/s❑ 软木 500 m/s波阵面：声波从声源发出，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻，波动所到达的各点的包迹面称为波阵面。

波阵面为平面的称为平面波，波阵面为球面的称为球面波。

次声波和超声波：人耳能感受到的声波的频率范围大约在20－20000Hz 之间。

低于20Hz 声波成为次声波，高于20000Hz 称为超声波。

音响工程师必备知识之声学基础(一)声学基础声音在人类生活中具有重要意义，人们就是靠声音传递语言、交流思想的。

声音来源于物体的振动。

例如人的发声是由声带动引起的;扬声器发声则产生于扬声器膜片的振动;锣、鼓是靠锣面、鼓面膜的振动发声的;弦乐器是靠弦的振动发声的;笛、箫等则依靠空气柱的振动发声……正在发出声音的振动物体称为声源，传播声音的必要条件。

没有物体的振动有传2)、演唱歌声的频率范围比较宽，可分为男低音、男中音、男高音、女高音等5个声部。

基音的频率范80-1100HZ，包括全部谐波(泛音)频率范围为80-8000HZ。

5个声部的范围是：80-294HZ;110-392HZ;147-523HZ;196-698HZ和262-1047HZ。

3)、声压级正常谈话时语言的声功率为1微瓦，大声讲话时可增加到1毫瓦。

正常讲话时与讲话人距1米时的平均声压级为65-69dB。

4)、动态范围语言的动态范围(最大声压级与最小声压级之差值)为20-40dB，戏剧60-80dB。

2、音乐信号音乐信号的频谱范围很宽。

它与乐器的类型有关。

在乐器中管风琴具有最宽的基音范围，量分布范围很宽，从30-16000HZ随着频率的升高而减小，低音(包括80HZ以下的超低音)能量最大;中低音的强度稍低，高音强度则迅速下降。

因此扬声器箱中的低音、中音和高音扬声器单元的功率配置必须与之相适应。

当分频频率为570HZ时，低音和中高音的功率比为1.42;当分频频率为900HZ时，低音和中高音的功率比为1.78;当分频频率为1430HZ时，低音和中高音的功率比为2.54。

3、复杂信号波形的频谱无论人声、乐器声还是自然界中各种声音都不是单音(或纯音)，而是复合音，其波形都不是正弦波，但它们都可以分解成若干强度的不同频率的谐波。

声音的音色主要由这些谐波的数量、强度、分布和它们之间的相位关系决定。

自然界中的随机噪声是非周期性重复波形，包含在系统给定频响特性范围内的全部频率分量。

第一章建筑声学基础建筑声学是研究建筑环境中有关声学问题的学科，涉及到声音的传播规律、评价以及控制等，本书主要阐述的建筑声学内容是室内厅堂音质、噪声控制、隔声隔振原理和解决方法。

1.1 基本名词术语及概念1.1.1声音的产生与传播声源通常是受到外力作用产生振动的物体，物体振动引发周围介质的质点振动，继而向外辐射声音。

介质的质点只是振动而不移动，声音传播呈现出一种波动，如图 1-1所示。

例如拨动琴弦、敲击音叉产生的现象，或者运转的机械设备引起的与其连接的建筑部件的振动；声波也可能因为空气的剧烈膨胀带来空气扰动而产生，例如汽笛或喷气引擎的尾波。

图 1-1 声音的产生1.1.1.1声波、纵波、横波、波长、频率和周期纵波与横波——声波是一种机械波，分为横波与纵波。

横波即发生于金属等介质中的声波传导，表现为声能在传播过程中所涉及的每一个质点会在自己的平衡位置附近上下振动。

声波传导的相邻质点的振动步调存在一个相位差。

传播状态为具有波峰与波谷的“波浪起伏”的振动状态，需要强调的是此时介质中的质点并不随波前进。

纵波即疏密波，是发生在空气中的声音传播。

声源振动时，临近空气介质受到交替的压缩和扩张，空气分子形成疏密相间的状态，依次向外传播形成了声波的传播方向。

波长——声波在传播时，振动一个周期所传播的距离，或者声波相邻同相位的两个质点之间的距离称为“波长”，记作λ，单位是米（m）。

频率——声源及声波振动的速率，即1s内振动的次数称为频率，记作f,单位是周/秒，或者赫兹（Hz）,它与周期Τ呈倒数关系，如式1-1所示。

(Hz)f=1T（1-1）周期——声源完整振动一次所经历的时间称为“周期”，记作Τ，单位为秒（s）。

声速——声波在弹性介质中的传播速度，即声波每秒在介质中传播的距离。

声速描述的是振动状态传播的速度，而非质点振动的速度，记作c，单位为米每秒（m/s）。

声速的大小与介质的弹性、密度及温度有关。

1.1.1.2反射、折射、衍射和扩散反射当声波进入或到达密度有明显改变的介质时，一些能量会被反射。

建筑工程中声学设计技术规程一、引言声学设计是建筑工程中非常重要的一项技术，其目的是为了使建筑物内部的声音达到最佳的效果，以满足人们的使用需求。

本文将介绍建筑工程中的声学设计技术规程。

二、声学设计的基本原理声学设计的基本原理是利用声学原理，通过合理的设计控制声音的传播、反射和吸收，以达到使声音在室内传播均匀、清晰、自然的效果。

首先，要考虑声源的位置和强度，其次考虑声音的传播路径，最后考虑吸音和隔声等方案。

三、声学设计的基本步骤声学设计的基本步骤包括了以下几个方面：1. 定义声学目标：明确建筑物使用的场所和要求，确立声音清晰、平衡、自然的目标。

2. 分析声学环境：包括分析声源、声音的传播路径、室内声学特性、目标使用者和周围环境等。

3. 设计声学方案：包括设计隔声、吸音、反射和扩散等方案，并确定具体的材料和构造。

4. 实施声学改造：包括选择合适的施工工艺和设备，对室内进行声学改造。

5. 测试声学效果：对改造后的室内进行测试和评估，确定是否达到声学目标。

四、声学设计的技术指标在声学设计中，存在着一些重要的技术指标。

其中主要包括：1. 声隔离度：是指建筑物内部的声源所产生的噪声在传播过程中被阻隔的程度。

常用的评价指标有声隔绝指数和隔声量。

2. 吸声性能：是指材料或结构对声波的吸收能力。

常用的评价指标有吸声系数和声学透射损失。

3. 声场均匀度：是指房间内声压分布的均匀程度。

常用的评价指标有声场均匀度指数和声场均匀度图。

4. 回声时间：是指声音从发声到消失所需的时间。

常用的评价指标有回声时间和T60值。

五、声学设计的常见技术方案1. 隔声设计：采用隔声材料和隔声构造，减少声音的传播。

2. 吸声设计：采用吸声材料和吸声构造，减少声音的反射和共鸣。

3. 反射设计：通过反射板和吸声板的分布，控制声音的反射和扩散，以改善声场均匀度。

4. 扩散设计：采用扩散板和障板，控制声音的传播方向和路径，以改善声场均匀度和回声时间。