0第一章_建筑声学基本知识.ppt
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1、2019年6月23日,建筑声学1,一、产生和传播的条件 声音是如何产生的? 结论:声音是由物体振动产生的。声音是如何传播的?人耳听觉的产生 声源:由于振动正在发声的物体 宋代学者言:“声者,形气相軋而成也”形振动的物体; 气空气媒介;相軋相互作用。 声音产生和传播的条件:()声源 ()传播的媒介:介质的弹性碰撞,第十章 建筑声学基本知识,第一节 声音的产生和传播,第十章 建筑声学基本知识,2019年6月23日,建筑声学2,二、波阵面、声源的方向性、声线 声线:自声源发出代表能量传播方向的曲线,声的波动限制不计,第十章 建筑声学基本知识,第一节 声音的产生和传播,第十章 建筑声学基本知识,201
2、9年6月23日,建筑声学3,1、波阵面:声波从声源发出,在某一介质内按同一方向传播,在某一时间到达空间各点所包络的面称为波阵面。 球面波:点声源发出的波,波阵面为同心球面的波,声线与波阵面垂直。如人、乐器发出的声波。 平面波:波阵面为与传播方向垂直的平行 平面,如多个线声源或多个点声源叠排。 柱面波:波阵面为同轴柱面,如单个线 声源发出的声波。 2、声源的方向性:,第十章 建筑声学基本知识,第一节 声音的产生和传播,2019年6月23日,建筑声学4,三、声速、波长、频率 声速C:声波在某一介质中传播的速度。 单位:m/s c 是指声源振动状态传播的速度,与介质特性有关 声波在空气中声速: 在0
3、oC时, C钢=5000m/s, C水=1450m/s 在15oC时,C空气=340m/s 波长:在传播途径上,两相邻同相位质点距离。 声波完成一次振动所走的距离。单位:m,第十章 建筑声学基本知识,第一节 声音的产生和传播,2019年6月23日,建筑声学5,频率f:质点在1秒钟的时间内完成振动的次数。 单位:Hz 人耳可听频率范围为20Hz20KHz(听觉范围 ) 20KHz为超声其中,人耳感觉最重要的部分约在100Hz4000Hz,相应的波长约3.4m8.5cm 。 参数间存在如下关系:c=f* 或 =c/f,第十章 建筑声学基本知识,第一节 声音的产生和传播,2019年6月23日,建筑声
4、学6,声波是能量的一种传播形式。人们常谈到声音的大小或强弱,或一个声音比另一个声音响或不响,这就提出了声音强弱的计量。 一、 声功率、声强、声压 1、声功率W :单位时间内物体向外辐射的能量W。(瓦W或微瓦W )声源声功率包括全部可听频率范围 声功率是声源本身的一种重要属性。相关声源的声功率: 人正常讲话:50W 100万人同时讲话50W,相当于一个灯泡。 训练有素的歌手:500010000 W。 汽车喇叭: 0.1 W, 喷气飞机: 10KW。 应用:在厅堂设计中如何充分利用有限的声功率是很重要的问题。,第十章 建筑声学基本知识,第二节 声音的计量,2019年6月23日,建筑声学7,2、声强
5、:单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积波阵面上的声能的多少。 符号:I 单位:w/m 2 可听声强范围10 -12 w/m 21 w/m 2 对于点声源有: -距离平方反比定律 3、声压:指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化。符号P 单位N/m 2(牛顿/米2 ) 或Pa(帕斯卡)范围210 -5N/m 220 N/m2 4、声强与声压的关系:,第十章 建筑声学基本知识,第二节 声音的计量,2019年6月23日,建筑声学8,二、声压级、声功率级、分贝及其叠加 “级”(level)的概念? “级”:声学中被研究的声学量与其同类基准值之比的常用对数叫“级”。实际应用中,表示声音强弱的单位
6、并不采用声压或声功率的绝对值,而采用相对单位级(类似于风级、地震级)。单位分贝(dB):是贝尔的十分之一 为什么要采用“级”的计量方法? 1)声压对人耳感觉的变化非常大, 1000Hz的声音,听觉下限Po=210-5N/m2,上限P=20N/m2,相差106倍。 2)人耳对声音强弱的变化的感受并不与声压成正比,而与声压的对数成正比,两个同样的声源放在一起,感觉并不是响一倍。,第十章 建筑声学基本知识,第二节 声音的计量,2019年6月23日,建筑声学9,1、声压级(sound pressure level) : Lp 取参考声压为Po=210-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为: 听觉下
7、限:p=210-5N/m2 0dB 能量提高100倍的P=210-3N/m2 40dB 听觉上限: P=20N/m2 120dB 2、声功率级(sound power level) : Lw 取Wo为10-12W, 任一声功率W的声功率级Lw 3、声强级(sound intensity level) LI,第十章 建筑声学基本知识,第二节 声音的计量,2019年6月23日,建筑声学10,声压级的叠加 10dB+10dB=? 0dB+0dB=? 0dB+10dB=? 答案分别是:13dB、3dB、10dB. 声压是各声源贡献的声压平方和的开根号。即:,第十章 建筑声学基本知识,第二节 声音的计量
8、,2019年6月23日,建筑声学11,思考: 1)两个相同声压级的声音加起来声压级是多少?多个相同声压级的声音加起来声压级是多少? 2)两个或多个不同的声压级的声音加起来声压级是多少?(见例题) 3)70、81、81、84、87、90dB六个声音加起来声压级是多少? 例题1 两辆汽车声压级分别77dB和80dB,求总声压级 例题2 车间总声压级92dB,停止运转一台设备,背景噪声为88dB,求该设备运转时的噪声级。,第十章 建筑声学基本知识,第二节 声音的计量,2019年6月23日,建筑声学12,第十章 建筑声学基本知识,2019年6月23日,建筑声学13,第十章 建筑声学基本知识,2019年
9、6月23日,建筑声学14,第十章 建筑声学基本知识,第三节 频谱 、频率、音乐和噪声,一、现代信号处理技术证明: 理论上任何振动的波形都可以分解为若干单频简谐振动的合成。 分立谱:如弦振动产生的声音。 连续谱:谈话、机器的噪声频率和频谱 频谱表示某种声音 频率成分及其声压级组成情况的图形, 傅立叶理论及,大多的自然声。 频谱通常根据需要分成若干个频带,带宽(Band)可宽可 窄。最常用的有倍频带和1/3倍频带。 倍频程:f2=2f1通常将可闻频率范围内2020Hz分为十个倍频带,其中心频率按2倍增长,共十一个,为: 16 31.5 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K
10、1/3倍频程: f2=21/3f1将倍频程再分成三个更窄的频带,使频率划分更加细化,其中心频率按倍频的1/3增长,为: 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 .,2019年6月23日,建筑声学15,第十章 建筑声学基本知识,二、音乐和噪声: 音乐:由基因和谐音组成,其音符频率组成有着明确的规律。 噪声:声音的组成没有任何规律,2019年6月23日,建筑声学16,第十章 建筑声学基本知识,2019年6月23日,建筑声学17,声波在室外空旷地带的传播规律 随与声源距离的增加,声能发生衰减。对于点声源,有: Lp=LW-20lgr-11 对于无限长线声
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