建筑声学复习要点
- 格式:pdf
- 大小:180.40 KB
- 文档页数:5
1.吸声材料和吸声结构的分类?①多孔材料,板状材料,穿孔板,成型顶棚吸声板,膜状材料,柔性材料吸声结构:共振吸声结构,包括1。
空腔共振吸声结构,2。
薄膜,薄板共振吸声结构。
其他吸声结构:空间吸声体,强吸声结构,帘幕,洞口,人和家具,空气吸收(空气热传导性,空气的黏滞性和分子的弛豫现象,前两种比第三种的吸收要小得多)。
吸声与隔声有什么区别?吸声量与隔声量如何定义?它们与那些因素有关?答:吸声指声波在传播途径中,声能被传播介质吸收转化为热能的现象。
隔声指防止声波从构件一侧传向另一侧。
吸声量:指材料的吸声面积与其吸声系数的乘积,单位为m2。
隔声量:指建筑构件的传声损失,,单位为(dB)。
它们主要与构件的透射系数有关,和构件的反射系数和吸声系数有关。
2. 衍射的定义:当声波在传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时,将不会形成定向反射,而是声能散播在空间中,这种现象称为散射,或衍射。
影响因素:障碍物的尺寸或缝孔的宽度与波长接近或更小时,才能观察到明显的衍射现象,不是决定衍射能否发生的条件,仅是使衍射现象明显表现的条件,波长越大,越容易发生衍射现象。
3.解释“波阵面”的概念,在建筑声学中引入“声线”有什么作用?答:声波从声源发出,在某一介质内向某一方向传播,在同一时刻,声波到达空间各点的包迹面称为“波阵面”,或“波前”。
“声线”主要是可以较方便地表示出声音的传播方向;利用作图法确定反射板位置和尺寸。
波阵面为平面的称为“平面波”,波阵面为球面的称为“球面波”。
4.什么是等响线?从等响线图说明人耳对声音的感受特性。
答:等响线是指响度相同的点所组成的频谱特征曲线,从等响线图可知:1.人耳在高声压级下,对声音频率的响应较一致;2.在低声压级下,人耳对于低于1000Hz的声音和高于4000Hz的声音较不敏感,而对1000Hz~ 4000Hz的声音感受最为敏锐;3.在同一频率下,声压级提高10dB,相对响度提高一倍。
第三部分 声学■有关的声学基本知识(1)声音的产生、传播与基本物理性能; (2)声音的计量; (3)人耳的听觉特性; (4)室内声学原理 ■材料与结构的声学特性 (1)吸声材料与吸声结构;(2)建筑隔声; (3)声扩散处理。
■声环境设计中的噪声控制 ■音质设计(观演建筑)第一章 声音的物理特性和人对声音的感受 ■有关的声学基本知识● 声音的产生、传播与基本物理性能▲声速:340m/s p304频率、波长和声速之间的关系:ג=c/f 波长=声速/频率 ▲人耳听觉范围:20Hz~20kHz ▲倍频带▲声波传播过程中的特点反射 、衍射(绕射) 、散射、干涉、声吸收、声透射 ● 声音的计量▲常用术语声功率(W ,单位w ):声源在单位时间内向外辐射的声音能量。
声强(I ,单位w/m2 ,10-12~1):单位面积波阵面上通过的声功率。
声压(p ,单位N/m2,2×10-5~20):声能密度 cp I 02ρ=▲ 声压级、声强级、声功率级——级、分贝 ①声压变化范围大,实际计量不方便②声压的变化与人耳的听觉特性不一致★级——取一个物理量的两个数值之比的对数 ★人耳对声音变化的反应——对数关系 ▲声级的叠加叠加计算表达式 简便估算法 ▲声音在户外的传播■点声源与平方反比率在距离为r1处的声压级为Lp1,在距离r2=nr1处的声压级为Lp2,则有 Lp2=Lp1-20lg ( r2/r1 )=Lp1-20lgn 与声源的距离增加1倍,声压级降低6dB■线声源与反比率——距离较近,与声源的距离增加1倍,声压级降低3dB ;距离较远,与声源的距离增加1倍,声压级降低6dB ■面声源●人耳的听觉特性▲听觉范围■最高和最低的可听频率极限:20~20000Hz■最小和最大的可听声压级极限■最小声压级可辨阈:一般1.0dB,实验室环境0.3dB;噪声控制>10dB有意义。
▲听觉特性■人耳的频率响应与等响曲线几个概念▲响度、响度级:响度:人耳对声音强弱的主观感受,除与声压大小有关外,还与声音频率有关,响度单位为宋(sone)响度级:响度的强弱采用10为底的对数计量时,称为响度级,单位为方(phone)。
第10章 建筑声学基本知识1. 声音的基本性质①声波的绕射当声波在传播途径中遇到障板时,不再是直线传播,而是绕到障板的背后改变原来的传播方向,在它的背后继续传播的现象。
②声波的反射当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的障板时,声波将被反射。
③声波的散射(衍射)当声波传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时,将不会形成定向反射,而是声能散播在空间中,这种现象称为散射,或衍射。
④声波的折射像光通过棱镜会弯曲,介质条件发生某些改变时,虽不足以引起反射,但声速发生了变化,声波传播方向会改变。
这种由声速引起的声传播方向改变称之为折射。
白天向下弯曲 夜晚向上弯曲 顺风向下弯曲 逆风向上弯曲 ⑤声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件(如顶棚,墙)时,声能的一部分被反射,一部分透过构件,还有一部分由于构件的振动或声音在其内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗(吸收)。
根据能量守恒定理:0E E E E γατ=++0E ——单位时间入射到建筑构件上总声能;E γ——构件反射的声能; E α——构件吸收的声能; E τ——透过构件的声能。
透射系数0/E E ττ=; 反射系数0/E E γγ=;实际构件的吸收只是E α,但从入射波和反射波所在空间考虑问题,常常定义吸声系数为:11E E E E E γαταγ+=-=-=⑥波的干涉和驻波1.波的干涉:当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时,在波重叠的区域内某些点处,振动始终彼此加强、而在另一些位置,振动始终互相削弱或抵消的现象。
2.驻波:两列同频率的波在同一直线上相向传播时,可形成驻波。
2.声音的计量①声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能。
符号W 。
单位:瓦(W )或微瓦(μW )。
②声强定义1:是指在单位时间内,改点处垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。
定义2:在声波传播过程中单位面积波阵面上通过的声功率。
符号:I ,单位:W/m2dW I dS=意义:声强描述了声能在空间的分布;衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。
建筑声学复习要点建筑声学复习要点第3.1章建筑声学基本知识一、声音的基本性质人耳可听到的声波频率范围是20-20000Hz 。
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。
倍频带的常用频率有8个:63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz 。
声波在传播过程中会发生反射、绕射、干涉现象。
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。
声压p :介质有无声波传播时压强的改变量。
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 =;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 。
三、声音的频谱和声源的指向性声音的频谱表示声音各组成频率的声压级分布。
声音分纯音、复音和复合音。
声源的指向性指声源辐射声音强度的空间分布。
频率越高、声源尺寸比辐射波长大得越多,声源的指向性越强。
声源因其尺寸与波长之比可分为点、线和面声源。
四、人的主观听觉特性时差效应,即哈斯效应,直达声到达后50ms 以内到达的反射声会加强直达声,直达声到达后50ms 后到达的“强”反射声会产生“回声”。
听觉定位,即双耳听闻效应,人可以根据声波到达双耳时的时间差、强度差和相位差,判断声源方位和远近,进行声像定位。
掩蔽效应,人耳对一个声音的灵敏度因另一个声音的存在而降低的现象。
响度级:以1000Hz 纯音的声压级作基准,则听起来和它同样响的其他频率的纯音的各自声压级构成一条曲线叫“等响曲线”。
1000Hz 纯音的声压级数值就是待测声音的响度级。
对于复合音,响度级要通过计算或用声级计测量得到。
声级计中设有A 、B 、C 计权网络,其中A 计权网络参考40 phon 等响曲线,对500Hz 以下的低频声衰减很大,以模拟人耳对低频不敏感的特性。
第一章:声学基本声场:有声波存在的空间。
波阵面:声波从声源出发,在介质中按一定方向传播,在某时刻声波到达空间各点的包迹面。
点声源——球面波;线声波——柱面波;面声源——平面波;纵波——质点振动方向与声波的传播方向相平行;横波——质点振动方向与声波的传播方向相垂直;惠更斯原理:在任一时刻,波阵面上的各点都可以看作一个发射于波的新波源,在下一时刻,这些子波的包迹面就是实际波源在此刻的新的波阵面。
声的绕射(衍射):1)现象:隔障碍物可听到声音2)定义:声波在经过障碍物时,其传播方向要发生改变,能绕过障碍物继续前进的现象。
3)结论:障碍物尺度与声波波长相比足够大,该物体对声传播才有影响,才能改变声的传播方向。
特点:声波的频率越小,波长越长绕射的现象越明显。
声的反射:1)现象:在较大的障碍物前(如墙等)或封闭空间中,听见的声音较旷野里大,甚至声源关闭后,声音较长时间才消失。
2)定义:声波传到两个介质分界面时,部分声波从界面返回原介质的现象。
3)反射条件:障碍物—反射板的尺度充分大(大于波长)。
4)反射定律A.反射线、入射线、法线在同一平面。
B.反射线、入射线在法线的两侧. C.反射角=入射角5)典型反射面的应用:平面——镜象反射;凹面——形成声聚焦;凸面——声扩散(尺度应与入比较)声的透射:1)现象:隔墙可以听到声音;2)定义:声传播过程中,部分声能被反射、部分被吸收、部分透过障碍物继续传播驻波: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。
声的干涉:1)现象在同一空间中可能出现的随位置的不同声能分布不均匀,声音从而随位置变大或变小,甚至声音沉寂的区域。
2)定义:两种频率相同,相位相同或相位差固定的两列波叠加,在重叠区域某些位置振动加强,另一些位置声振动减弱的现象。
声音:是由物体振动产生,以声波的形式传播。
声音只是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。
声音的要素:声音的强弱、音调的高低、音色的好坏声源:声音来源于震动的物体,辐射声音的振动物体称之为声源。
弹性介质:气体、固体、液体介质:一种物质存在于另一种物质内部时,后者就是前者的介质;某些波状运动(如声波、光波等)借以传播的物质叫做这些波状运动的介质。
也叫媒质波阵面: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,波动所达到的各点包络面称为“波阵面”。
为平面的成“平面波”,为球面的成为“球面波”波长:声波在传播途径上,两相邻同相位质点之间的距离称为波长,记作λ,单位米。
声速是指声波在弹性介质中传播速度记作c,单位是米每秒,声速不是质点振动的速度是振动状态的速度。
它取决于传播介质本身的弹性和惯性声音的传播原理:绕射规律:当声波在传播途径中遇到障板时,不再是直线传播,而是能绕道展板的背后改变原来的传播方向,在他背后继续传播的现象称之为绕射反射规律:1、入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内;2、入射线和反射线分别在法线的两侧;3、反射角等于入射角。
干涉概念:当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时,在波重叠的区域内某些点处,振动始终彼此加强,,而在另一些位置,振动始终互相削弱或抵消,这种现象叫做波的干涉。
驻波概念:当两列频率的波在同一直线上相向传播时将形成“驻波”。
驻波是注定的声压起伏,它是由两列在相反方向上传播的同频率、同振幅的声波相互叠加而形成。
驻波形成条件:当单频率平面波在两平行界面之间垂直传播,两个反射面上都满足声压为极大值(位移为零)。
吸收:在声音的传播过程中,由于振动质点的摩擦,将一部分声能转化成热能,称为声吸收吸收是把透射包括在内,也就是声波入射到围蔽结构上不再返回该空间的声能损失透射:声音入射到建筑材料或构件时还有一部分能量穿过材料或建筑部件传播到另一侧空间去。
材料或构件的透射能力是用透射系数来衡量的。
建筑声学复习要点第3.1章建筑声学基本知识一、声音的基本性质人耳可听到的声波频率范围是20-20000Hz。
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。
倍频带的常用频率有8个:63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。
声波在传播过程中会发生反射、绕射、干涉现象。
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。
声压p:介质有无声波传播时压强的改变量。
级的概念,声压级;声强级;声功率级;几个等声压级的叠加。
两个等声压级叠加时,总声压级比一个声压级增加3dB。
三、声音的频谱和声源的指向性声音的频谱表示声音各组成频率的声压级分布。
声音分纯音、复音和复合音。
声源的指向性指声源辐射声音强度的空间分布。
频率越高、声源尺寸比辐射波长大得越多,声源的指向性越强。
声源因其尺寸与波长之比可分为点、线和面声源。
四、人的主观听觉特性时差效应,即哈斯效应,直达声到达后50ms以内到达的反射声会加强直达声,直达声到达后50ms后到达的“强”反射声会产生“回声”。
听觉定位,即双耳听闻效应,人可以根据声波到达双耳时的时间差、强度差和相位差,判断声源方位和远近,进行声像定位。
掩蔽效应,人耳对一个声音的灵敏度因另一个声音的存在而降低的现象。
响度级:以1000Hz纯音的声压级作基准,则听起来和它同样响的其他频率的纯音的各自声压级构成一条曲线叫“等响曲线”。
1000Hz纯音的声压级数值就是待测声音的响度级。
对于复合音,响度级要通过计算或用声级计测量得到。
声级计中设有A、B、C计权网络,其中A计权网络参考40 phon等响曲线,对500Hz 以下的低频声衰减很大,以模拟人耳对低频不敏感的特性。
要使人耳的主观听闻的响度增加一倍,声压级要增加10dB。
声音的三要素:声强、音调、音色。
五、自由声场与室内声场自由场中点声源声压级,,或。
,与声源的距离增加一倍,声压级降低6dB;线声源情况下为3dB;交通声源为4dB(点6线3交通4)。
六、混响时间及计算公式混响是指室内的声源停止发声后,在声场中还存在着来自各界面迟到的反射声形成的“声残留”现象。
当室内声场达到稳态,声源停止发声后,声压级衰减60dB所经历的时间就是混响时间。
赛宾公式(;依林公式七、室内稳态声压级室内稳态声压级,且八、房间的共振和共振频率不同共振方式的共振频率相同时,出现共振频率的重叠现象,称为共振频率的简并。
在简并的共振频率范围内的声音会被大大地加强,导致原有的声音出现失真,产生“声染色”。
房间的三个尺度不相等或不成整数倍,能减少房间的共振,音质好。
第3.2章材料的声学特性一、吸声系数工程上通常用六个倍频带中心频率下的吸声系数表示某种材料或结构的吸声频率特性。
多用混响室法来测量无规入射的吸声系数。
二、多孔吸声材料和吸声构造多孔材料中有大量的内外相连的微小间隙和通道。
入射声波进入多孔材料的微孔,引起微孔中空气的振动,由于材料的摩擦阻力和空气的粘滞阻力,使一部分声能耗散为热能。
中、高频声波的吸声效果良好。
增加多孔吸声材料的厚度、容重、背后空气层,均有利于中、低频声的吸收。
三、薄膜、薄板共振吸声结构薄膜吸声构造作为中、低频范围的吸声材料,薄板构造作为低频吸声结构。
四、空腔共振吸声构造亥姆霍兹共振器、穿孔板等。
入射波的频率与共振器的固有频率一致时,孔颈中的空气柱由于共振而剧烈振动并与孔壁摩擦而消耗声能。
穿孔板的吸声特性取决于板厚、孔径,孔距、空气层厚度以及底层材料。
穿孔板吸声频率在中频段,板后填充多孔吸声材料会使共振频率向低频段方向移动,并提高高频吸声效果。
五、其他吸声构造空间吸声体、吸声尖劈(吸声系数0.99以上)、幕帘、洞口、人和家具等。
六、空气声隔绝隔声量:表示构件对空气声的隔绝能力。
(),计算组合墙的隔声量。
常用6个倍频带的隔声量表示某构件的隔声性能,称为构件的隔声频率特性曲线。
隔声性能的单一指标有计权隔声量。
住宅、教室间隔墙和楼板的隔声量不小于40dB。
单层匀质墙的隔声量。
单位面积的质量每增加一倍,隔声量增加6 dB,这一规律称为“质量定律”。
入射声波的波长与墙体固有弯曲波的波长相吻合而产生共振,致使构件对该频率的声波的隔声能力大大降低的现象,称为“吻合效应”。
采用硬而厚或软而薄的板使吻合效应的频率控制在100 ~ 2500Hz以外。
双层墙的隔声量等于两侧单层墙的隔声量加上空气层的附加隔声量。
空气间层的厚度一般为8-12cm。
双层墙之间的应采用弹性连接,且两层墙应具有不同的面密度或厚度来避免吻合谷。
当入射声频率f>f0时,双层墙的隔声量才有明显地提高。
提高轻型墙体隔声量的措施有:多层复合、双墙分立、薄板叠合、弹性联结、加填吸声材料、增加结构阻尼。
提高门的隔声能力措施:门的周边密封处理、厚重或多层复合门扇、设置声闸。
提高窗的隔声能力措施:多层玻璃窗、双层玻璃不平行设置、窗框周边吸声和密封处理。
房间的吸声降噪量七、撞击声的隔绝住宅楼板的计权标准化撞击声压级不应大于75dB。
撞击声隔绝的措施:楼板表面铺设弹性面层、楼板面层和结构层间铺设弹性垫层、楼板下做弹性吊顶。
第3.3章噪声控制一、噪声评价指标声级L A 用于稳态噪声的测量、等效连续声级L eq 用以测量起伏噪声、累计分布声级L N 用于对交通噪声的评价(背景噪声L90,中值噪声L50,峰值噪声L10)、噪声评价曲线NR。
二、噪声允许标准工业企业卫生标准规定,企业按每天工作8小时,允许噪声为90dB。
住宅建筑卧室、书房,学校建筑中的一般教室允许噪声级不高于45dB。
三、噪声控制措施噪声控制原则:①降低声源的噪声。
改进设备,声源处吸声、隔声、减振等技术措施。
②在噪声传播途径中控制。
噪声源远离、城市防噪规划与建筑平剖面设计、吸声减噪、隔声屏障、管道消声。
③对声源接受者采取保护措施。
佩带耳塞、减小暴露时间。
城市噪声的控制:噪声管理和控制法规;从城市规划和总体布局方面控制人口和建立合理的城市功能分区;进行交通道路控制,改善道路设施,限制车速和车辆。
四、室内吸声减噪在室内界面上布置吸声材料或悬挂空间吸声体,使反射声减弱,从而降低接受处的噪音级,这种利用吸声原理降低噪声的方法就是吸声减噪。
吸声减噪只能降低混响声能,对直达声无效。
减噪量五、隔声构件降噪隔声屏障用来遮挡声源和接受点之间的直达声。
在屏障后形成“声影区”,对刺耳的高频最为有效,低频声不明显。
朝向声源的一侧铺设吸声材料或靠近声源安装隔声屏提高减噪效果。
六、管道消声消声器的种类有阻性、抗性、阻抗复合性。
七、设备隔振在振源和围护结构间应设置减振装置加以隔绝。
提高减振效率就要降低减振系统的共振频率,可通过增加系统的质量来得到。
第3.4章室内音质设计音质设计所遵循的原则:低噪音、足够响度、足够近次反射声、最佳混响、无声缺陷。
音质设计任务归结为:容积的确定、体形的设计、混响设计、电声系统配置等。
一、音质评价标准主观评价标准:语言声要求具有合适的响度、高的清晰度和可懂度、频率不失真;音乐声要求具有适当的响度、高的明晰度、足够的丰满度、良好的空间感、音色不失真。
客观评价指标:声压级、混响时间RT及其频率特性(要求平直或低频略升)、语言的清晰度和音乐的明晰度(评价反射声的时间分布特点)、早期侧向能量因子(评价反射声的空间分布特点)二、厅堂容积的确定根据大厅的规模和用途来确定厅堂的容积。
应保证有足够的响度与合适的混响时间。
各类厅堂推荐的每座容积:音乐厅8-10 m3/座、歌剧院 4.5-7 m3/座、戏曲与话剧3.5-5.5 m3/座、多功能厅堂3.5-5.5 m3/座、讲演厅及大教室3-5 m3/座、电影院3.5-5.5 m3/座。
三、厅堂体形设计体型设计的五项原则:①保证直达声到达每个观众。
控制大厅的纵向长度,观众席最好在声源的140°范围内,地面陡坡设计。
②保证近次反射声的良好分布。
平剖面形状,尤其是利用舞台附近各界面和顶棚提供尽可能多的近次反射声。
③争取充分的扩散反射。
在界面上交错布置吸声材料或布置扩散构件可使声能扩散。
④防止产生回声和其它声缺陷。
采取合适的房间比例,或不规则体型以及吸声扩散处理来克服声共振现象,对引起声聚焦的凹曲面顶棚或墙面做吸声或扩散处理,对产生回声的后墙、后部天花、挑台拦板布置吸声材料、扩散处理或改变倾角以避免回声,控制挑台的进深和高度比来防止声影。
⑤合理利用舞台反射板。
提高听众席内的声能密度和加强演员间的相互听闻。
四、混响设计混响设计是使室内具有和使用要求相适用的混响时间及其频率特性,取得丰满度和清晰度的平衡。
不同厅堂推荐的中频满场混响时间。
混响时间频率特性:音乐用房低频的低音比是1.2-1.3,中高频平直;语言用房各频率混响时间相同。
各类厅堂推荐的混响时间及频率特性:音乐厅1.8-2.2s,1-1.35、歌剧院/话剧戏剧院1.3-1.6s/1.1-1.4s,1-1.2,、多功能厅1.1-1.4s,1-1.2(可调吸声结构)、电影院0.9-1.1s/0.6-1.0s,1-1.3、体育馆1.2-1.9s(吸声顶棚或空间吸声体), 1-1.3、教室0.8-1.0s,1。
五、电声设计基本扩声系统的组成:传声器、功率放大器和扬声器。
扩声系统的要求:足够宽的频响;足够的频率输出;大厅声压分布均匀;良好的声源方位感并使声像协调;控制声反馈和避免回声、颤声的干扰。
扬声器的布置方式:集中式、分散式和混合式。