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1、1声音是什么？在弹性媒质中传播的机械波 声源：振动的固体、液体、气体 特性：波长、频率 f、声速 c波长波长 第1页/共52页2声音的传播速度 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 k 绝热指数，R 气体常数，T 绝对温度。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第2页/共52页3声音的频带 人耳可以听见范围为 20 20000Hz 人耳听不见的范围 20 Hz 以下：次声 20000 Hz 以上：超声 高频声高频声低频声低频声中
2、频声中频声31.25 Hz频率第3页/共52页4声音的频带 频程：把声频范围划分成几个频段，称作频程或频带 倍频程：两个频率之比为2:1的频程。一般用倍频程划分频带，中心频率分别为：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000 Hz。第4页/共52页5声音的度量 声功率W：声源在单位时间内对外辐射的声能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位W。也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。声强 I：单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的平均声功率，W/m2。声压 p：声波的压强与媒质的静压之差，Pa 媒质的密度媒质的密度第5
3、页/共52页6声源的扩散和叠加特性 点声源的声功率和声强：声音球面扩散 声强可以直接叠加，故有:总声压是各声压的均方根:r rWW第6页/共52页7听觉范围 可闻阈(听阈)人耳刚能感受的声音，p0=210-5 Pa，I0=110-12 W/m2 痛阈 闻之人耳则痛，p=20 Pa，I=1W/m2第7页/共52页8声音的度量 分贝标度和声级L，单位dB 设立的必要性 数据范围太大，如 2105Pa 20Pa 人的听觉响应与声强、声压呈对数关系 声强级 声压级 声功率级可闻阈值可闻阈值110110-12-12WW第8页/共52页9声源声级叠加：非线性！两个声源叠加(I、P、W 声级同理)：n 个相
4、同声源L1叠加：两个相同声源叠加，声级增加了 10 lg2=3 dB L=3 dBL=3 dB第9页/共52页10 两个不同声源叠加，差别超过两个不同声源叠加，差别超过1015 dB，可以忽略。，可以忽略。增加的声级数声源声级差第10页/共52页11声音的传播规律 遇到障碍物：反射、散射、衍射(绕射)A AE E 障碍物相对波长的尺度由大至小障碍物相对波长的尺度由大至小第11页/共52页12声音的透射和吸收吸收透射吸收透射透射第12页/共52页13声音的传播和衰减 对于点声源相对参考值相对参考值 1111第13页/共52页14声音在室内的增长和衰减 室内吸声量越大，衰减越快 房间容积越大，衰减
5、越慢声能密度D(t)，J/m2第14页/共52页15r rr rL Lp pL Lp pL LWWL LWWS0为声源面积，f 为频率，IIV是声源的4种位置指向性因数QAB室内的声压级 室内某点声压级 Q指向性因数，取决与声源与接收点的相对关系 R房间常数 S房间总表面积 a平均吸声系数第15页/共52页16人体对声音的反应原理 什么是噪声？人们不愿意听到的任何声音空气声：经空气和围护空气声：经空气和围护结构传播结构传播固体声：振动噪声固体声：振动噪声第16页/共52页17音乐声与普通声响的区别 音乐为非连续频谱，只含有基频和谐频，而谐频是基频的整倍数。普通声响频谱一般为连续频谱，无上述特征
6、。第17页/共52页18不同噪声源的频谱图第18页/共52页19人耳的听觉特征 特征：对高频声比对低频声敏感 响度级：用1000 Hz 纯音的声压级代表其等响曲线的响度级，单位Phon等响曲线等响曲线听阈痛阈第19页/共52页20掩蔽效应 一种声音存在提高了另一种声音的可闻阈 频率相近则掩蔽作用显著 对高频掩蔽作用比对低频掩蔽作用大 有利有弊 弊：听不清要听的内容，降低工作效率 利：避免一些噪声的干扰，提高工作效率掩蔽音的声压级被掩蔽音的声压级dB第20页/共52页21掩蔽效应 适合的掩蔽背景声的特点 无表达含义 响度不大 连续 无方位感 掩蔽背景声 低响度的空调通风系统噪声往往是很好的掩蔽背
7、景声 轻微的音乐声 隐约的语言声第21页/共52页22打电话声打电话声打电话声打电话声干扰大干扰大 干扰不大干扰不大 谈话声谈话声电话铃声电话铃声空调声空调声周围同事工作的周围同事工作的声音声音办公设备声办公设备声统计率统计率(%)(%)日本办公楼噪声干扰感觉的调查第22页/共52页23声音的测量：A声级 声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对40方、70方和100方纯音的反应而得到A、B、C三种计权方式。用A计权方式测得的噪声级称作A声级，是一个综合叠加得到的单一的数值。由于通常环境噪声响度多在40方上下，故A声级能够较好地反映人对噪声的主观反应。第23页/共52页24声音的测量：A
8、声级第24页/共52页25噪声评价曲线：NR(Noise Rating)单值A声级不能反映噪声的频谱特性。NR曲线：中国、欧洲常用，ISO推荐 考虑了低频噪声难消除的因素 LA=NR+5 dB第25页/共52页26噪声评价曲线：NC NC曲线(Noise Criterion Curves)，Beranek于1957年提出，1968年开始实施。ISO推荐，英、美、日常用。对低频的要求比NR曲线苛刻 LA=NC+10 dB NCNR5第26页/共52页27噪声评价曲线：PNC PNC(Preferred Noise Curves)是对NC曲线进行的修正 对低频部分更进一步进行了降低 PNC=3.5
9、+NC第27页/共52页28我国的室内噪声标准 房间类型NR(dB)A声级dB(A)卧室、书房、病房 3545 4050 起居室4045 4050 语言教室 35 40 一般教室45 50 门诊室5055 5560 手术室4045 4050 宾馆客房3045 3550 会议室30 35 学术报告厅、阅览室25 30 室内乐、演唱厅20 25 办公室35 40 宴会厅35 40第28页/共52页29噪声控制措施 降低噪声源噪声 噪声源的控制、减振 传播途径降低噪声 吸声、隔声、消声、隔振 掩蔽 主动加入掩蔽噪声第29页/共52页30吸声材料和吸声结构 多孔吸声材料 微孔很多且相互连通，吸收多，反
10、射少，效果好，如纤维板、毛毡、矿棉 微孔靠得很近却不相通，效果不好，如泡沫树脂、多孔橡胶 共振吸声结构薄膜、薄板共振吸声结构 空腔、穿孔板共振吸声结构 空间吸声体第30页/共52页31吸声材料吸声原理 声波导致空气在吸声材料中行进、反射、折射过程中产生摩擦而损耗声能，转变为热能 吸声材料也容易透声第31页/共52页32吸声系数吸声系数a：吸收声占入射声的比例：吸收声占入射声的比例第32页/共52页33共振消声原理 共振结构在声波激发下振动，振动的结构由于本身的内摩擦和与空气间的摩擦把部分振动能量转变为热能而损耗。因此振动的结构消耗声能，产生吸声效果。适应频带：中、低频 共振会放大声音吗？共振
11、共鸣！共鸣：机械能激发物体振动向空气辐射声能 共振：空气中传播的声能激发物体机械振动第33页/共52页34薄膜 薄板共振吸声结构 不透气薄膜薄板与板壁间有一空气夹层，薄膜、薄板振动消耗声能。第34页/共52页35空腔共振器 空腔孔颈空气柱由于共振而激烈运动，消耗能量，腔内空气起弹簧缓冲作用第35页/共52页36穿孔板共振器 穿孔板与墙间空腔形成共振腔第36页/共52页37空间吸声体消声材料消声材料 当房间表面不足作吸声表面时使用。第37页/共52页38隔声第38页/共52页39空气层对隔声效果的影响 空气层厚度有一个最佳值第39页/共52页40设备隔声 隔声罩的作用 没有隔音措施 用板材围合密
12、封用25mm厚玻璃纤维隔音板材罩内衬25mm厚的玻璃纤维风机马达第40页/共52页41小孔对隔声作用的影响 孔径相对波长越大，衍射作用越强=11.7cm11.7cm=3.4m3.4m第41页/共52页42气流噪声控制：消声器 消声器种类 阻性消声器：利用吸声材料，中、高频有效 抗性消声器：中、低频有效 扩张型 共振型 复合型消声器：多种形式组合，宽频带消声第42页/共52页43阻性消声：管道内加吸声材料第43页/共52页44阻性管道消声器第44页/共52页45抗性管道消声器(扩张型)对低中频噪声控制有效对低中频噪声控制有效频率Hz消声量第45页/共52页46频率Hz消声量第46页/共52页47
13、掩蔽 Sound Mask 用途1：大型敞开式办公室，减少相互干扰。“声音香料”。可利用适当的空调系统的背景噪声。第47页/共52页48用途2：减少降低外部传入噪声的代价第48页/共52页49振动与隔振原理 振动的危害 使人烦恼，妨碍工作 产生噪声 损坏建筑物和设备 振动传递比 T：输出的动力占振源输入动力的百分比 f 为振源频率，f 0 为减振结构固有频率第49页/共52页50振动与隔振原理振动传递曲线振动传递曲线第50页/共52页51思考题 两个声压级为 0 dB的噪声合成的噪声是否仍然是 0 dB?等响曲线与NR、NC曲线有什么异同？为什么微孔不连通的多孔材料吸声效果不好？风道弯头为什么有消声作用？扩张式消声器为什么有消声作用？房间在何种条件下房间声压级与声源声功率级之间的关系是？第51页/共52页52感谢您的观看！第52页/共52页