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噪声测试讲义第一章声学基础知识第一节声音的产生与传播一、声音的产生首先我们看几个例子：敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓面的振动；人能讲话是由于喉咙声带的振动；汽笛声、喷气飞机的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。
通过观察实践人们发现一切发声的物体都在振动，振动停止发声也停止。
因此，人们得出声音是由于物体的振动产生的结论。
二、声源及噪声源发声的物体叫声源，包括一切固体、液体和气体。
产生噪声的发声体叫噪声源。
三、声音的传播声音的传播需要借助物体的，传声的物体也叫介质，因此，声音靠介质传播，没有介质声音是无法传播的，真空不能传声，在真空中我们听不到声音。
声音的传播形式（以大气为例）是以疏密相间的波的形式向远处传播的，因此也叫声波。
当声振动在空气中传播时空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。
四、声速声音的传播是需要一定时间的，传播的快慢我们用声速来表示。
声速定义：每秒声音传播的距离，单位：M/s。
在空气中声速是340 m/s，水中声速为 1450m/s ，而在铜中则为 5000m/s。
可见，声音在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，另外，声速还和温度有关。
第二节人是怎样听到声音的一、人耳的构造人耳是由外耳、中耳和内耳三部分组成，各部分具有不同的作用共同来完成人的听觉。
耳朵三部分组成结构见彩图。
外耳，包括耳壳和外耳道，它只起着收集声音的作用。
中耳，包括鼓膜、鼓室、咽鼓管等部分。
由耳壳经过外耳道可通到鼓膜，这里便进人中耳了。
鼓膜俗称耳膜，呈椭圆形，只有它才是接受声音信号的，它能随着外界空气的振动而振动，再把这振动传给后面的器官。
鼓室位于鼓膜的后面，是一个不规则的气腔。
有一个管道使鼓室和口腔相通，这个管道叫咽鼓管。
咽鼓管的作用是让空气从口腔进人中耳的鼓室，使鼓膜内外两侧的空气压力相等，这样鼓膜才能自由振动。
鼓室里最重要的器官是听小骨。
听小骨由锤骨、砧骨和镫骨组成，锤骨直接与鼓膜相依附，砧骨居中，镫骨在最里面，它们的构造和分布就象一具极尽天工的杠杆，杠杆的前头连着鼓膜，后头连着内耳。
声学基础知识声学基础知识⼀、声学基础1、⼈⽿能听到的频率范围是20—20KHZ。
2、把声能转换成电能的设备是传声器。
3、把电能转换成声能的设备是扬声器。
4、声频系统出现声反馈啸叫，通常调节均衡器。
5、房间混响时间过长，会出现声⾳混浊。
6、房间混响时间过短，会出现声⾳发⼲。
7、唱歌感觉声⾳太⼲，当调节混响器。
8、讲话时出现声⾳混浊，可能原因是加了混响效果。
9、声⾳三要素是指⾳强、⾳⾼、⾳⾊。
10、⾳强对应的客观评价尺度是振幅。
11、⾳⾼对应的客观评价尺度是频率。
12、⾳⾊对应的客观评价尺度是频谱。
13、⼈⽿感受到声剌激的响度与声振动的频率有关。
14、⼈⽿对⾼声压级声⾳感觉的响度与频率的关系不⼤。
15、⼈⽿对中频段的声⾳最为灵敏。
16、⼈⽿对⾼频和低频段的声⾳感觉较迟钝。
17、⼈⽿对低声压级声⾳感觉的响度与频率的关系很⼤。
18、等响曲线中每条曲线显⽰不同频率的声压级不相同,但⼈⽿感觉的响度相同。
19、等响曲线中，每条曲线上标注的数字是表⽰响度级。
20、⽤分贝表⽰放⼤器的电压增益公式是20lg（输出电压/输⼊电压）。
21、响度级的单位为phon。
22、声级计测出的dB值，表⽰计权声压级。
23、⾳⾊是由所发声⾳的波形所确定的。
24、声⾳信号由稳态下降60dB所需的时间，称为混响时间。
25、乐⾳的基本要素是指旋律、节奏、和声。
26、声波的最⼤瞬时值称为振幅。
27、⼀秒内振动的次数称为频率。
28、如某⼀声⾳与已选定的1KHz纯⾳听起来同样响，这个1KHz纯⾳的声压级值就定义为待测声⾳的响度。
29、⼈⽿对1~3KHZ的声⾳最为灵敏。
30、⼈⽿对100Hz以下，8K以上的声⾳感觉较迟钝。
31、舞台两侧的早期反射声对原发声起加重和加厚作⽤，属有益反射声作⽤。
32、观众席后侧的反射声对原发声起回声作⽤，属有害反射作⽤。
33、声⾳在空⽓中传播速度约为340m/s。
34、要使体育场距离主⾳箱约34m的观众听不出两个声⾳，应当对观众附近的补声⾳箱加0.1s延时。
第一讲声学基本知识简介§1.1声学的范围§1.2声音的本质§1.3声波的传播§1.4声波的衰减§1.5声音强弱的度量声学的范围可听声次声超声可听声频率范围：生命科学、艺术科学、工程技术、数理科学20Hz ≤f ≤20000Hz涉及的一级学科：声学分支：电声学、噪声学、音乐声学、语言声学、建筑声学、心理声学、生理声学、生物声学应用领域：机械工程、建筑工程、表演艺术、语言艺术、环境工程、医学、生物学、心理学、生理学、电机工程等次声频率范围：地球科学、数理科学、工程技术涉及的一级学科：声学分支：地声学、大气声学、海洋声学应用领域：海洋、地球气候的预测与预报，如地震、海啸、海浪、台风、龙卷风等f ≤20Hz超声频率范围：地球科学、生命科学、数理科学、工程技术f ≥20000Hz涉及的一级学科：声学分支：海洋声学、物理声学、量子声学、分子声学、超声学、等离子体声学应用领域：海洋气候的预测与预报，海底地貌的探测，机械工程，化学工程，化学，计算机，通讯，生物学，医学，农业工程等声学音乐超声工程分子声学量子声学物理声学建筑声学音乐声学语言声学心理声学生理声学生物声学大气声学电声学噪声学地声学水声学等离子体声学等离子体物理海洋学大气科学工程技术理论物理地球物理数理科学地球科学生命科学艺术化学工程电机工程机械工程视觉艺术凝聚态物理建筑学语言学心理学生理学医学图1-1 声学各主要分支与一些基础领域的联系声音的本质声音是什么描述声波的基本要素波阵面声音是什么声音的原始定义：人耳所能听到的声音的产生：声源(振动着的物体)传声介质(如空气)+声源的振动传声介质的波动(介质密度的疏、密变化)振动能量由近及远的传播(物质本身不传递，物质粒子只在其平衡位臵附近很小范围内来回振动，并不向前运动)声音：振动能量在介质中的传播，是一种机械波．在空气中，声音是一种弹性纵波．在固体中可以存在横波形式的弹性波，广义上讲也属于声波．按振动方向与波传播方向是一致的还是相互垂直的，波分为纵波和横波．图1-2 声波在大气介质中产生的稠密稀疏及其正弦波图示描述声波的基本要素描述包括声波在内的任何一种波的基本要素是其频率、振幅和波形．对于声波来说还有声速和波长．频率：单位时间内波的振动次数，常用f表示．单位为赫兹(简称赫，Hz)其倒数就是振动一次所需时间，称为周期(T)，单位为秒(s)．一般在频率很低的次声波中多愿用周期而不用频率．振幅：振幅是指振动着的某个物理量(如密度r、声压p、粒子运动速度v等)偏离其平衡值的最大量值，单位自然就是这个物理量本身的单位．波形：波的具体形状．正(余)弦波只对应于一个频率(单频波或纯音)，实际声音的波形复杂得多，包含着许许多多(甚至是无限多)个频率，对应于各个频率的波称为谐波或分音．将分音按频率顺序排列起来的图形称频谱，是表示波形的重要方法．频谱主要有分立谱(由单个分开的线组成)和连续谱(由联成一片的连续图形组成)．任何一个波形都可被分解为许多个正弦波之和，这就是极为有用的傅里叶分析．实际上这里隐含着波的一个重要属性，即所谓波的叠加性：若干个同类型的波的作用可以相加，即总的波是各个分波的矢量和(即相加时不仅考虑振幅还须考虑位相)，而各个分波并不相互影响，分开后仍保持各自的性质不变．叠加原理只对小振幅的线性波成立，对于大振幅的非线波就不再成立了．声速：单位时间内声波在一特定介质中传播距离，常用c 表示，单位为米/秒(m/s)．这是描述声波的另一重要物理量．声速取决于传声介质的特性，主要是密度和弹性系数．由于这两个量，特别在气体中，又依赖于温度和压力，所以声速也与这两个量有关．对于理想气体有()()21210M RT P c γr γ==其中γ为比热容比(定压比热容cp ／定容比热容cV)、P为无声波时的气体静压力、r为其密度、R为摩尔气体常数、M为摩尔质量、T为热力学温度．由此可见，对于一定气体，声速与热力学温度的平方根成正比．对于空气，c随温度t的变化可采用下列近似公式tc61.045.331+≈波长：声波中两个相邻“同相点”(即位相相差3600的两点)之间的距离，常用l表示，单位为米(m)．这是描述声波的又一重要物理量．fc=l波阵面声波在空间中传播时，其位相相同(为叙述简单起见，以后将位相相差3600整数倍的均称为“同相”，而将相差1800奇数倍的均称为“反相”)的各点某一时刻形成一定的曲面，这一曲面称为波阵面，其中最前面的一个波振面称为波前．按波阵面形状之不同，波通常可分为三种主要形式，平面波、柱面波和球面波．平面波平面波中的扰动只在一个方Array向上传播，即在垂直于传播方向的任一平面上任一给定时刻的扰动状态处处相同，也就是说，用一个空间变量加上时间变量就可以描述这种波，因此平面波是一维波．图1-3 平面波柱面波则要用两个空间变量来描述，即其扰动状态的分布对垂直于柱轴的各个平面来说都是一样的，因此柱面波是二维波．柱面波球面波则必须用三个空间变量来描述，因此是三维波．柱面波严格来说，平面波应是无头无尽的，而球面波应是由点源所发出，柱面波是由径向振动的线源发出．但实际上，在自由空间中距任何声源足够远的地方其所发的波都可看成是球面波，而在一相对小的范围内又可看成是平面波．图1-4 柱面波图1-5 球面波声波的传播反射和折射全内反射&侧面波多普勒效应散射和衍射反射和折射当声波遇到两种不同介质的分界面时，由于声速发生突然变化，声波的传播路径也要发生突变．这时波的一部分返回原来介质而产生反射，另一部分进入第二介质中而产生折射，从另一种意义上讲也叫透射． 图1-6 声波在在分界面上的反射与折射 θi θrφ反射线入射线 c 1 c 2 折射线 φθθθsin sin 21c c i ri ==只要存在声速的突变面就会发生声波的反射和折射，而与这种突变面是如何产生的无关．如果是同一种介质，但在两部分之间存在相对运动，以致其中的有效声速存在差异，那么类似的情况也会发生，即在这两部分的分界面上同样会发生反射和折射．所以当计入介质的运动时，折射定律就被修正为：2211sin sin v c v c i +=+φθ反射和折射分别服从适用于一切形式的波的反射定律和折射定律，即全内反射&侧面波若c 2>c 1，则φ>θi ，即折射线比入射线更偏离法线，若c 2<c 1，则情况相反．当c 2＞c 1时，连续改变入射角θi ，会使折射角φ愈来愈大，最后达到900，即折射线就与分界面平行了，这时就没有声线进入第二介质．当θi 再增大时，声线就全部反射回原来介质．这种现象就叫“全(内)反射”．而相应于φ＝900的入射角称为临界入射角θic ，由折射定律立即可得：21arcsin c c ic =θ全内反射侧面波当球面声波从分界面声速较小的一侧入射到声速较大的一侧时，会发生一种有趣的特异现象．这时除了通常的反射波和折射波以外，还会产生一种特殊的、被称为“侧面波”的波．一个对于包括声波在内的所有波动都适用的、著名的费马(Fermat)原理：波总是沿着“波程”为极小值的路径传播，简单地说，波总是沿着所需时间为最短的路径传播．反射、折射定律以及介质性质连续变化时的声线路径都遵循费马原理．球面波的反射如图1-7所示．图1-7 球面波在反射时形成侧面波O ＇c 1直射波阵面侧面波阵面反射波阵面折射波阵面 c 2>c 1BA C OP φ0φ φ0 φφ φ0散射和衍射以上所讨论的声波在界面上的反射和折射应该说是一种比较狭义的情形．更普遍地说，当声波在其传播路径上碰到任何障碍物时，其一部分就要偏离其原来路径而产生“散射”．这时应按障碍物尺寸与声波波长的相对大小而区别开三种情况：第三种是中间情形，即障碍物大小与波长可相比拟，这时产生各种奇妙的干涉现象．一种是障碍物比波长大得多(这种对光波极为常见的情况对声波却很少见)，“散射波”的一半从散射体沿所有方向或多或少均匀地散开，这就是通常的(漫)反射，而另一半则集中到障碍物后面，就像是与障碍物后面未受干扰的原入射波发生相消干涉而在那儿产生一边缘清晰的影区．第二种情况是障碍物比波长小得多(对声波为常见情况)，这时所有散射波向所有方向传播开去而不存在清晰的影区．多普勒效应多普勒效应与声源存在相对运动的观察者所接收的声音频率与声源原有频率不同．介质和观察者均为静止，而频率为f 的声源以速度v s 向着观察者运动(这正是上述火车的情形)，则观察者测得的声波频率为()[]f v c c f s -='频率变化(称为多普勒频移)()[]0'>-=-=∆f v c v f f f s s 介质静止、波源不动，而观察者以匀速v 0向着声源运动，这时的频移()00>=∆f c v f 如观察者背着声源“背道而驰”，则因v 0<0，所以∆f 亦小于0．最普遍的情况是介质、声源、观察者三者部分别以速度v M 、v s 、v 0运动着，则()()[]f v v c v v f s M s -++=∆0如果v s 和v 0不在一个方向，则以上各式中的v s 和v 0应分别理解为声源和观察者速度在两者连线上的投影．声波的衰减几何衰减经典吸收分子弛豫吸收吸收衰减声波在空间中自然不可能无休止地传播下去，而是要随着时间和距离的推移逐渐消失，这种现象叫衰减．但能量是“不灭”的，那么声波这种能量到底“消失”到哪里去了呢?这里应区别开两种情况：一是声波由于其本身原因而减弱其强度或偏离开原来路径，但声波本身仍然存在，这种由几何原因造成的衰减称为“几何衰减”；二是声波能量转化为其他形式的能量(主要是热)，这时称声波被介质“吸收”了，即所谓“吸收衰减”．几何衰减平面波只是一种理想情况，实际上绝大部分声源发出的波都可看成是球面波，即声能是均匀分布在球面上的，随着传播距离r的不断延伸，球的表面积按r的平方迅速扩展，但在每一瞬间所对应的每一球面波阵面上的能量是恒定的，因此分布在单位面积上的声能必须也按r2减小，从而导致声强的衰减，这就是由于声波波阵面本身几何形状而引起的“球面衰减”．仅在理想的“均匀”介质中声线才能是直线，而实际介质几乎都是不均匀的，这样就导致了声线的弯曲，而不能或不能全部到达预定目标，这种由于介质的“宏观”不均匀性使声波反射和折射以致改变其传播路径的情况也是一种“几何衰减”．另外，介质“微观”不均匀性产生的散射也导致声能的分散，同样是一种“几何衰减”．经典吸收几何衰减不涉及能量的转换．另一方面，声在实际介质中传播时还会不断地转变为热，也就是说要被介质吸收而引起声衰减．声吸收主要有三个方面．当声波通过介质时，使介质粒子之间产生相对运动．而实际流体介质均有粘性，并且有两种：一种是由质点间的“内摩擦”形成的切变粘性；一种是当体积即密度随时间剧烈变化时出现的容变粘性或第二粘性．经典吸收的另一部分由介质的导热性引起．声波传播过程基本上是绝热的，介质中因声波通过而受到压缩的稠密区温度升高，反之，受到膨胀的稀疏区则温度降低，因而在交替出现的稠密和稀疏之间形成温度梯度而引起热传导．这个不可逆过程就导致了声能的耗散．经典吸声系数(斯托克斯—基尔霍夫公式)⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=P V c c c 113422κζηr ωα重要结论即声吸收与频率的平方成正比．还应指出，α的量纲为长度的倒数，亦即表示每单位长度的损耗量，这就解释了一个声源发出的声音在较远距离处原来包含的高频成分衰减得比低频成分多，因而听起来变“钝”了．分子弛豫吸收多原子分子存在着三个运动自由度：平动、转动和振动，第一个属于外自由度，后两个为内自由度．当介质未受干扰时，其分子的内、外自由度能量分配处于平衡状态，当声波通过时，这种平街状态随之发生变化，从而导致内、外自由度能量的重新分配，并向一个新的平衡状态过渡，这就需要一定的时间．这一过程称为弛豫过程，建立新平衡状态所需要的时间称为弛豫时间t．建立平衡的过程是不可逆过程，因而伴随着熵量的增长，即导致有规的声能向无规的热能转化，亦即声波的弛豫吸收，这种吸收必须由第二粘性系数ζ决定，而在过程的弛豫时间长时ζ的值就很大．在这里可以回过头来说明一下：在弛豫时间短时，ζ与η和κ的量值是差不多大的．耗散过程的强度以及与之相伴随的物理量ζ必然依赖于压缩—膨胀过程的速度和膨胀时间，因而ζ不仅是表征介质的一个参量，还依赖于声波频率．并且通常把ζ对频率的依赖关系称为“频散”．频散也表现为声速对频率的依赖关系，而之所以得名也正因为声速因频率之不同而异，所以不同频率的声音通过一段距离后就“分散”开来了．弛豫吸收的定量表示及其对频率的依赖关系比经典吸收复杂得多．一般说来，在低频时(ωt<<1)大致与频率平方成正比(这一点基本上与经典吸收一致)，当频率上升到使得ωt≈1时，吸收达到极大值，这是因为这时最有利于内、外自由度能量的交换．此后吸收开始下降，直到高频(ωt>>1)时基本上与频率无关．声音强弱的度量声压声强声功率分贝/级声压声压——由于声波引起的介质压力的变化量，用p 表示，单位为帕(Pa)．声强根据能量守恒定律，要使一物体改变状态必须对它做功，即运动物体要从使其运动的物体那里获得能量．所以，声波传播时，因后部介质的运动是由前部介质引起的，所以在此过程中必然有能量从前部介质传递到后部介质．声强既有大小，又有方向，是矢量．在指定方向上单位时间内通过与此方向垂直的单位面积的声能量称为声波在该方向上的声强，用I 表示，单位为瓦/平方米(W/m 2)．声功率声功率——声源在单位时间内辐射的总功率，用W 表示，单位为瓦(W )．分贝/级若用线性表度声压大小，所得数据巨大，应用很不方便；人耳对声音强弱的感觉与实际声压p 不成线性关系，近似成对数关系；若用对数表示声压，则巨大数字相对变小，且接近于人耳对声音的感觉．1大气压=1.013×105Pa听阈——2×10-5Pa ，约为一个大气压的1/5000000000痛阈——2×101Pa ，约为一个大气压的1/5000听阈和痛阈在数量级上为1:100万为参考声功率，声功率级为参考声强，声强级为参考声压，声压级W 10lg 20 m /W 10lg 10 Pa 102lg 20 122125---====⨯==ref refref ref ref ref W W W SWL I I I SIL p p p SPL日常生活中常见声音的大小正常人耳所能听到的最弱声2×10-5Pa，f=1000Hz 0 dB 普通说话声2×10-2Pa 60 dB 公共汽车内2×10-1Pa 80 dB 织布车间内2×100Pa 100 dB 柴油机、钢铁厂2×101Pa 120 dB 喷气式飞机起飞2×102Pa 140 dB。
声学基本知识人们在日常生活中离不开声音。
没有声音，人类社会的交流就不可想象。
这些声音包括人们需要的、想听的，如优美动听的音乐、相互交流的言谈；也包括人们不想听的“噪声”。
在声音的海洋中，人们是如何识别声音的呢?声音有三个要素：音量的大小、音调的高低、音色的于湿，它们都与声音的物理特性密切相关。
这就要从声音的物理特性来了解。
声波的传输及其特性声音是空气分子的振动。
物体的振动引起空气分子相应的振动，传人人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。
一、声波的特性1．声音的周期、频率、波长和声速周期：声源完成一次振动所需要的时间称为周期，记作T，计量单位为：秒(s)。
频率：声源在1秒钟内振动的次数，记作f，计量单位为：赫兹(H z)。
它是周期的倒数，即：f=l／T。
波长：沿声波传播方向，振动1个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间距离，记为λ，单位为m。
声速：声波每秒在介质中传播的距离，记作c，单位m/s。
声速约为340m／s。
频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是：c=λ*f频率在20H z～20k H z之间为声波人耳可以感觉的，称为可听声，简称声音；频率大于20k H z称为超声波；频率小于20H z称为次声波。
超声波和次声波人耳是听不到的，地震波和海啸都是次声波。
有些动物的耳朵比人类要灵敏得多，如蝙蝠就能“听到”超声波。
2．频带频带也称为“频段”，在扩声系统中，一般将介于次声和超声之间的可闻声频率划分为若干个区段，称为“频带”或“频段”。
3．声功率、声强和声压声功率：声功率即声源总声功率，指单位时间内声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量，记作w，单位为w。
声强：在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能，称为声强，用I表示，单位为W／m2。
人耳可听的声强变化范围为10—12～102W／m2。
声压：声压是由于声波的存在而引起的压力增值，介质中的压力与静压之差称为声压，用P表示，单位为P a。
1P a=1N／m2。
4．分贝、声功率级、声强级和声压级人们日常生活中的声音，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于声强与声压的变化近似地与人耳感觉变化的对数值成正比，人们便在扩声系统中引入了“级”的概念。
用分贝来表达声学量值。
所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。
N=10l g(A1／A0)分贝，符号为“d B”，它是无量纲的。
(1)声功率级声功率以“级”表示便是声功率级，记作L w，单位为d B。
L w=l0l g(W／W。
)式中：L。
——声功率级(d B)；W——声功率(w)；W。
——参考声功率，为10-12W。
(2)声强级声强以“级”表示便是声强级，记作L I，单位为d B。
L I=l0l g(I/I0)。
式中：L I——声强级(d B)；I声强(W／m2)；I0——参考声强，为10-12W／m2。
(3)声压级声压级指实际声压和基准声压之比的20倍对数值，单位是d B。
L P=20l g P／P。
式中：L，——声压级(d B)；P——某点声压；P。
——基准声压，以2×10-5N／m2为参考值5．声级的迭加两个以上独立声源作用于某一点时，产生声级的迭加，若不考虑干涉效应，声能量是可以代数相加的。
总声功率和总声强可以相加,但声压的迭加，则不能进行简单的直接代数相加。
作用于某一点的两个声源声压级相等时，其合成的总声压级比一个声源的声压级只增加3d B，而不是增加1倍。
比如：100d B加100d B不是简单代数和，即200d B，而是103d B。
当然，这一结论同样适用于声能密度和声压级的叠加。
二、声波的反射、折射、衍射和扩散1．声波的反射声波在同一介质中按一定方向传播，而在传播过程中遇到比波长大得多的障碍物时就会反射产生虚声源即声像。
2．声的折射声波在传播的过程中，遇到不同介质的分接口时，除了反射外，还会发生折射，从而改变声波的传播方向。
3．声的绕射声波传播过程中遇到有小孔的障碍物时，并不像光线那样直线传播，而是以小孔处质点作为新声源，改变原来的传播方向产生绕射(衍射)。
而且，声音频率越低，绕射现象越明显。
4．声的扩散声波在传播过程中，如果遇到一些凸形的接口就会被分解成许多小的比较弱的反射声波，这种现象称为声扩散。
三、声波透射与吸收声波入射到建筑构件时，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中传播时介质摩擦、传热而被损耗，我们称之为被材料吸收。
在进行建声设计时，经常作为选择各种装修材料的隔音、吸音特性的重要依据，以便对室内噪声进行控制。
听觉理论与声音的特性由于客观条件、文化水平、心理状态和个人爱好的不同，人们对声音的主观要求也不一样，但最基本的需求则是一致的，即希望听到的声音非常清楚，而且要听得舒适、悦耳。
因此，任何音频环境的建立，必须满足人们对声音的主观要求。
要满足这些要求，首先要了解声音的特性和影响听觉效果的因素。
声音的物理量除频率和声压级外，还有各个频率声压级的综合量，它描述的声音某量(声强、声功率或声压级等)在其各频率的分布，称为这一声音的某量频谱。
不同的声音有其各自的频谱。
一个单一频率的简谐声信号称为纯音，若干个频率离散的简谐分量复合而成的信号称为复音。
声音中很少存在单一频率的“纯音”，我们所听到的声音大都是各种频率的复合音，如乐器发出的单音就是周期性的复合音，语音则是非周期性的复合音。
声学的频带划分不是在线性标度的频率轴上等距离地划分，而是以各频带的频程数.表1_1列举了国际标准化组织(I S0)和我国相关行业在音频倍频带和1／3倍频带的划分标准。
二、听觉特性1．人耳的听觉原理声音既是一种物理现象，也是一种生理现象，人耳是声波的接收者。
人耳主要由三部分组成，即：外耳、中耳和内耳，声波通过人耳鼓膜的振动转化成听觉神经脉冲信号，然后被传送到大脑皮层听觉中枢，从而产生了听觉，即人耳听到了声音。
人耳剖面见图1—3。
听觉的功能有分辨声音的高低和强弱，还可以判断环境中声源的方向和远近。
2．声音的听觉特征听觉的阈限是人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度极限，它与频率和声压有关。
在阈限以外的声音，人耳感受不到，不能产生听觉。
(1)听觉范围——听阈与痛阈听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。
在声学系统中，频率20H z、声压2×10。
5P a、声强10_12W／m2的声音为听阈声音，低于这些值的声音不能产生听觉；痛阈声音的频率为20000H z、声压20P a、声强10W／m2。
人耳的可听范围就是听阈与痛阈之间的所有声音，如图1—4所示。
最高、最低可听极限：青少年20H z～20k H z，中年30H z～15k H z，老年100H z～10k H z；最小、最大可听极限：人耳有一定的适应性，常人最小可听下限与频率有关，一般年轻人在中频附近为0d B，上限为120d B，经常暴露在噪声环境下人有可能达到135～140d B。
(2)最低辨别阈(差阈)人耳具有区分不同频率和不同强度声音的能力。
辨别阈是指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异辨别阈值，俗称差阈，它与声音的频率和强度等都有关系。
对低频(500H z以下)、低强度(50d B)的声音，人耳对频率的感觉最灵敏，常常能感觉出频率微小的变化，而对强度的感觉则不如对频率的感觉灵敏。
(3)双耳定位效应——哈斯效应由于不同的声源作用于人耳的时间、声压及相位的不同从而使人的耳朵可以判断出声源的方向及位置。
哈斯效应是立体声系统定向的基础之一。
哈斯的试验证明：当两个声源中一个声源与另一个声源的延时量在5m s～35m s以内时，就好像两个声源合二为一，听音者只能感觉到超前一个声源的存在和方向，感觉不到另一个声源的存在；若一个声源延时另一个声源30～50m s时，已能感觉到两个声源的存在，但方向仍由前导声源所定；若一个声源延时量大于另一个声源为50m s时，则能感觉到两个声源的同时存在，方向由各个声源来确定，滞后声为清晰的回声。
(4)听觉定位听觉定位就是根据声音到达两耳的强度差和时间差来判断声源的方位与距离。
一般来说，当频率高于1400H z时，强度差起主要作用，反之，时间差起主要作用。
正常情况下，人的两耳的听力是一致的。
当一个声源在人的右侧时，距左耳稍远，声波到达左耳所需时间就稍长。
(5)掩蔽效应当两个声源出现时，其中一个声源会影响人耳对另一个声源的听觉能力，一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声音(掩蔽音)影响的现象称为掩蔽效应。
在掩蔽情况下，提高被掩蔽音的强度，使人耳能够听见时的听阈称为掩蔽听阈，被掩蔽音必须提高的分贝值称为掩蔽量(阈移)。
噪声对声音的掩蔽与噪声的声压及频率有关，当噪声的声压级超过语言声压级20～25d B时，语言将完全被噪声掩蔽。
被掩蔽声的频率接近掩蔽声时，掩蔽效应最明显；低频对高频的掩蔽效应较大，反之则较小。
(6)德·波埃效应德·波埃效应指在距离立体声声源相等的对称线上时，如果声源的声压差和时间差均为零，所表现的声像在对称线上，听感好像只为一个声源。
当声压差增大时，声像则向声音较强的声源方向移动，当声压差大于15d B时，就会感受到声像是由较响的声源单独发出。
如果声压差为零，而时间差未变化时，同样也有声像移动的效果，当时间差大于3m s时，则声像完全由前导的声源所决定。
3．声音三要素声音的特性可由决定声音效果的三个要素来描述，即响度、音调和音色。
(1)响度人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。
声音给人的主观感觉，最主要的是声响的大小。
响度和声波振动的幅度有关。
一般说来，声波振动幅度越大则响度也越大。
另外，人们对响度的感觉还和声波的频率有关，同样强度的声波，如果其频率不同，人耳感觉到的响度也不同。
总的来说，声压或声强越大，声音就越响，但并不成正比关系。
为了描述人耳对声音的主观感觉，便引入了响度和响度级的概念。
响度又称声强或音量，是表示人耳对声音的强弱的主观感觉量，主要取决于声波振幅的大小，用N表示，单位为“宋”(s o n e)响度是听觉的基础。
正常人听觉的响度范围为0～140d B(也有人认为是一5～130d B)。
一般以1k H z纯音为准进行测量，人耳刚能听到的声压级为o d B(通常大于o．3d B即有感受)、声强为10_12w／m2时的响度级定办。
方。
而当声音增强到使人耳感到疼痛时，仍以1k H z纯音为准来进行测量，声压级约达到140d B左右。
等响曲线是指以连续纯音做试验，取1000H z的某个声压级为基准，则听起来和它同样响的其他频率纯音的各自声压级构成的一条曲线，如图1—5所示。
