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1、第三节第三节 人的听觉特性人的听觉特性1 1、人耳的听觉过程、人耳的听觉过程物体振动物体振动空气的压力变化空气的压力变化 （声波）（声波）耳膜按声波耳膜按声波 频率振动频率振动中耳把振动放大中耳把振动放大耳神经转成耳神经转成 脉冲信号脉冲信号送入大脑送入大脑2 2、时差效应（哈斯效应）、时差效应（哈斯效应）哈斯实验：哈斯实验：BAA、B同时发声同时发声听不出两个声源，认听不出两个声源，认为声源在为声源在A、B之间之间A先发声，先发声，B滞后滞后5-35ms后发声后发声声音比声音比A单独发生强单独发生强不知不知B发声发声BAA先发声，先发声，B滞后滞后35-50ms后发声后发声认为声源在认为声源
2、在AB也发声也发声A先发声，先发声，B滞后滞后50ms后发声后发声听到两个声音，听到两个声音，B处发声像回声处发声像回声物理错觉！物理错觉！时差效应：时差效应：如果两个声音的如果两个声音的 时差小于时差小于50ms，人耳就，人耳就分辨不出是两个声音，认为后面声音是之前分辨不出是两个声音，认为后面声音是之前声音的延续，感到的是音色和响度的变化。声音的延续，感到的是音色和响度的变化。混响过程：混响过程：在直达声到达后在直达声到达后50ms之内到达的反射声之内到达的反射声可以加强直达声。可以加强直达声。哈斯效应图：哈斯效应图：三、双耳效应三、双耳效应 人耳可以根据听到声音的时间差、强度差人耳可以根据
3、听到声音的时间差、强度差和相位差来判断声源的方向和远近，确定声源和相位差来判断声源的方向和远近，确定声源的位置。的位置。双耳辨别声源的能力，称为双耳辨别声源的能力，称为“双耳效应双耳效应”（“方位感方位感”）水平方向水平方向5-15竖直方向竖直方向60分辨范围分辨范围:室内音质设计时需考虑室内音质设计时需考虑“方位感方位感”问题问题四、掩蔽效应四、掩蔽效应由于某个声音的存在而使人耳对其由于某个声音的存在而使人耳对其它声音的辨认能力降低它声音的辨认能力降低 为了听清其它声音需提高这些声音的可为了听清其它声音需提高这些声音的可闻阈，闻阈，提高的分贝数为提高的分贝数为“掩蔽量掩蔽量”1.被掩蔽声和掩
4、蔽声频率相近时，掩蔽量最大被掩蔽声和掩蔽声频率相近时，掩蔽量最大2.掩蔽声的声压级越大，掩蔽量越大。掩蔽声的声压级越大，掩蔽量越大。3.低频声容易掩蔽高频声，高频声难以完全低频声容易掩蔽高频声，高频声难以完全 掩蔽低频声。掩蔽低频声。特征：特征：第四节第四节 声音的计量和表示声音的计量和表示一、声压、声强、声功率一、声压、声强、声功率1 1、声功率、声功率声源在单位时间内向外辐射的声能声源在单位时间内向外辐射的声能表示为表示为W 单位：单位：w、uw 声源的声功率是指在全部可听频率范围内声源的声功率是指在全部可听频率范围内辐射的功率，或在某个有限频率范围内辐射的声辐射的功率，或在某个有限频率范
5、围内辐射的声功率。（注意功率。（注意频率范围频率范围）声源的声功率属于声源本身的特性，不随声源的声功率属于声源本身的特性，不随环境条件的不同而改变。环境条件的不同而改变。2 2、声强、声强单位时间内垂直声波传播方向上单位面单位时间内垂直声波传播方向上单位面积上通过的声能。积上通过的声能。表示为表示为 I 单位：单位：w/m2（用以衡量声音的强弱）（用以衡量声音的强弱）计算式：计算式：I声强声强 w/m2W声功率声功率 wS声能通过的面积声能通过的面积 m2球面波：球面波：平面波：平面波：声强不变声强不变与距离无关与距离无关3、声压、声压某介质中瞬时的压强相对于无声波时某介质中瞬时的压强相对于无
6、声波时压强的改变量压强的改变量表示为表示为 P 单位：单位：Pa瞬时声压瞬时声压每一瞬间的声压每一瞬间的声压有效声压有效声压某段时间内瞬间声压的平均值某段时间内瞬间声压的平均值通常指有效声压通常指有效声压4、声压和声强的关系、声压和声强的关系P有效声压，有效声压，pa空气密度空气密度 Kg/m3c空气中的声速，空气中的声速，m/s二、级的概念和声量级表示二、级的概念和声量级表示人耳对声音频率的听闻范围人耳对声音频率的听闻范围20-20000Hz 对于对于1000Hz的声音，人耳听到的下限声强的声音，人耳听到的下限声强为为10-12 w/m2，相应的声压为，相应的声压为210-5 Pa，上限，上
7、限的声强为的声强为1 w/m2，相应的声压为，相应的声压为20Pa 人对声音大小的感觉近似与声压或声强人对声音大小的感觉近似与声压或声强的的对数值对数值成正比成正比采用对数方式将声音的大小分级采用对数方式将声音的大小分级1 1、声强级、声强级声音的声强，声音的声强，w/m2基准声强基准声强，10-12 w/m2声强级，声强级，BL（贝尔）（贝尔）基准声强为人耳对基准声强为人耳对1000Hz1000Hz声音的可听下限声音的可听下限相应的声强级为相应的声强级为0dB0dB常用常用“分贝分贝”单单位位2 2、声压级、声压级声音的声压，声音的声压，Pa基准声压基准声压，210-5 Pa声压级，声压级，
8、dB（分贝）（分贝）2、声功率级、声功率级声音的声功率，声音的声功率，w基准声功率，基准声功率，10-12 w 声功率级，声功率级，dB（分贝）（分贝）声压级、声强级、声功率级是相对比值，声压级、声强级、声功率级是相对比值，无量纲，其数值与所规定的基准值有关无量纲，其数值与所规定的基准值有关三、声压级的叠加三、声压级的叠加几个声源同时发声几个声源同时发声总声强总声强总声压总声压 声压级、声强级的叠加呢？声压级、声强级的叠加呢？需按照对数运算规律！需按照对数运算规律！例如：例如：m个声压相等的声音个声压相等的声音 若每个声压级为若每个声压级为则总声压为则总声压为而总声压级为而总声压级为若若m=2
9、，声压增加为原来的，声压增加为原来的1.414倍倍 而声压级只比原来增加而声压级只比原来增加3dB声压级的计算：声压级的计算：方法方法1 1：套用公式：套用公式若两个声压级为若两个声压级为LP1和和LP2，则总的声压级，则总的声压级注意注意：（1）若）若LP1LP2，则颠倒式中的则颠倒式中的LP1和和LP2（2）若三个声压级叠加，先叠加任意两个）若三个声压级叠加，先叠加任意两个再与第三个叠加，可推广至再与第三个叠加，可推广至n个叠加个叠加（3）两个声强级与声功率级的叠加与该式雷同）两个声强级与声功率级的叠加与该式雷同方法方法2 2：查表：查表声压级的差值和增值的关系声压级的差值和增值的关系01
10、0.10.20.3 0.4 0.5 0.60.7 0.80.9023456789103.03.02.92.9 2.82.8 2.7 2.7 2.6 2.62.62.11.81.51.21.00.80.60.50.4找出两个声压级之差找出两个声压级之差从表中查出附加值从表中查出附加值加到较高声压级上加到较高声压级上 若两个声压级之差超过若两个声压级之差超过10dB，附加，附加值忽略不计值忽略不计例如：例如：某通风机房有三台通风机，声压级分别某通风机房有三台通风机，声压级分别为为91dB、93dB、95dB，问该机房的总声压级？，问该机房的总声压级？9593差差2附加值附加值2.197.191差差
11、6.1附加值附加值1.098.1四、响度级四、响度级声压和声强反映声音大小的客观量声压和声强反映声音大小的客观量响度反映声音大小的主观量响度反映声音大小的主观量声压越大，声音越响。但不成正比关系声压越大，声音越响。但不成正比关系单位：宋（单位：宋（song）将待测声音与将待测声音与1000Hz1000Hz纯音比较，如果纯音比较，如果两者感觉一样响，则两者感觉一样响，则1000Hz1000Hz纯音的声压级纯音的声压级为待测声音的为待测声音的“响度级响度级”单位：方（单位：方（fangfang）根据大量健康人的实验统计，绘制了根据大量健康人的实验统计，绘制了 纯音等响曲线纯音等响曲线 纯纯 音音
12、等等 响响 曲曲 线线 1、不同频率、不同声压级的纯音可以一样响、不同频率、不同声压级的纯音可以一样响2、若低频声和高频声一样响、若低频声和高频声一样响则声压级则声压级:低频声低频声高频声高频声3、人耳对、人耳对2000-5000Hz的声音最敏感的声音最敏感4、人耳对声音响度的承受范围、人耳对声音响度的承受范围:10-130方方 纯音等响曲线纯音等响曲线 适用于纯音适用于纯音,复音的复音的响度级需计算响度级需计算说明：说明：测量声音响度级时使用的仪器测量声音响度级时使用的仪器声级计声级计读数为读数为“声级声级”，单位是分贝，单位是分贝声级计中设有三个声级计中设有三个A、B、C、D计权网络计权网
13、络 A A网络参考网络参考4040方等响曲线，对方等响曲线，对500Hz500Hz以下的声音以下的声音有较大的衰减，模拟人耳对低频不敏感的特性有较大的衰减，模拟人耳对低频不敏感的特性 C C网络在可听范围内几乎不衰减，模拟人耳对网络在可听范围内几乎不衰减，模拟人耳对8585方以上纯音的响应，可代表总声压级。方以上纯音的响应，可代表总声压级。B B网络介于网络介于A A、C C之间，对低频有一定的衰减，之间，对低频有一定的衰减，模拟人耳对模拟人耳对7070方以上纯音的响应。方以上纯音的响应。D D网络用于测量航空噪音。网络用于测量航空噪音。不同网络测得的声级记为：不同网络测得的声级记为：dB(A)、dB(B)、dB(C)、dB(D)人耳对声音的感觉特性接近人耳对声音的感觉特性接近40方的方的等响曲线，故多使用等响曲线，故多使用A网络网络