室內聲學裝修

1、室內聲學基礎室內聲學基礎第一章第一章聲音的基本性質聲音的基本性質一、聲音的產生與傳播一、聲音的產生與傳播聲音是人耳通過聽覺神經對空氣振動的主觀感受。聲音產生于物體的振動，例如揚聲器的紙盆、撥動的琴弦等等。這些振動的物體稱之為聲源。聲源發(fā)聲后，必須經過一定的介質才能向外傳播。這種介質可以是氣體，也可以是液體和固體。在受到聲源振動的干擾后，介質的分子也隨之發(fā)生振動，從而使能量向外傳播。但必須指出，介質的分子只是在其未被擾動前的平衡位置附近作

2、來回振動，并沒有隨聲波一起向外移動。介質分子的振動傳到人耳時，將引起人耳耳膜的振動，最終通過聽覺神經而產生聲音的感覺。例如，揚聲器的紙盆，當音圈通過交變電流時就會產生振動。這種振動引起鄰近空氣質點疏密狀態(tài)的變化，又隨即沿著介質依次傳向較遠的質點，最終到達接收者?？梢钥闯?，在聲波的傳播過程中，空氣質點的振動方向與波的傳播方向相平行，所以聲波是縱波。揚聲器紙盒就相當于上圖中的活塞。在空氣中，聲音就是振動在空氣中的傳播，我們稱這為聲波。聲波可

3、以在氣體、固體、液體中傳播，但不能在真空中傳播。二、聲波的頻率、波長與速度二、聲波的頻率、波長與速度當聲波通過彈性介質傳播時，介質質點在其平衡位置附近作來回振動。質點完成一次完全振動所經歷的時間稱為周期，記為T，單位是秒(s)。質點在1秒內完成完全振動的次數(shù)稱為頻率，記作f，單位為赫茲(Hz)，它是周期的倒數(shù)，即：f=1Tf=1T介質質點振動的頻率即聲源振動的頻率。頻率決定了聲音的音調。高頻聲音是高音調，低頻聲音是低音調。人耳能夠聽到的

4、聲波的頻率范圍約在20—20000Hz之間。低于20Hz的聲波稱為次聲波，高于20000Hz的稱為超聲波。次聲波與超聲波都不能使人產生聽感覺。聲波在其傳播途徑上，相鄰兩個同相位質點之間的距離稱為波長，記為λ，單位是米(m)?；蛘哒f，波長是聲波在每一次完全振動周期中所傳播的距離。聲波在彈性介質中傳播的速度稱為聲速，記為v，單位是米秒(ms)。聲速不是介質質點振動的速度，而是質點振動狀態(tài)的傳播速度。它的大小與質點振動的特性無關，而與介質的彈

5、性、密度以及溫度有關。20度的空氣中聲速為344米秒。頻率、波長、周期和聲速有如下關系：c=fλc=fλ或c=λTc=λT聲學測量中常常在某一頻率區(qū)間取特定值進行測量。這個頻率區(qū)間稱之為頻帶（Frequencyb）。由上限頻率f2和下限頻率f1規(guī)定寬帶。f1、f2間隔可以用頻率比或以2為底的對數(shù)表示，稱為頻程。關系式：f2=2^nf2=2^nf1f1當n=1時，稱為11倍頻程(Octave)，即每個頻帶是上限頻率為下限頻率兩倍的頻帶寬度

6、，即f2=2f1。當n=13時，稱為13倍頻程，即每個頻帶是上限頻率為下限頻率1.26倍的頻帶寬度，即f2=1.26f1。為了某種特殊的需要，更窄的頻帶有110倍頻程、112倍頻程、115倍頻程、130倍頻程等等。11倍頻程對應于音樂上的一個八度。在房屋建筑中，頻率為10010000Hz的聲音很重要。它們的波長范圍相當于3.40034m。這個波長范圍與建筑內部的一些部件尺度相近，故在處理一些建筑聲學問題時，對這一波段的聲波尤其要引起重視

7、。三、聲功率級、聲強級和聲壓級三、聲功率級、聲強級和聲壓級聲功率級：聲功率級：聲功率是指聲源在單位時間內向外輻射的聲能，用W表示，單位為瓦(W)或微瓦(uW)。為了計算方便，通常用一個聲功率基準量1012W作參考量，把聲功率與之相比取常用對數(shù)，乘以10，稱為聲功率級，即:Lw=10lg(WWo)Lw=10lg(WWo)這里Lw為聲功率級(dB)，W為聲功率，Wo為基準聲功率。聲強級：聲強級：單位時間內通過垂直于聲傳播方向的面積S(m2)

8、的平均聲能量稱為平均聲能量流或平均聲能通量。單位面積上的平均聲能通量就稱為聲強，記為I(Wm2)。為了計算方便，通常用一個聲強基準量值1012Wm2作參考量，把聲強與之相比取常用對數(shù)，乘以20，稱為聲強級，即:(3)(3)由于房間的共振可能引起某些頻率的聲音被加強或減弱；(4)(4)聲能的空間分布發(fā)生了變化。三、房間共振三、房間共振(駐波駐波)當聲波在兩面平等的墻之間傳播時，如果墻面之間的距離等于半波長的整數(shù)倍時，就會產生駐波。房間中的

9、低頻駐波也稱為房間模式(RoomMode)。在一房間中，空氣振動的共振頻率主要由房間的大小來決定。而房間內所激發(fā)的共振頻率的分布則決定于房間的比例。共振頻率的計算很復雜，一般都用軟件來計算。消除駐波的最佳方法是改變房間的形狀，使墻面不平行，或將墻做成弧形。四、混響與回聲四、混響與回聲混響是室內的聲學現(xiàn)象。聲音由聲源發(fā)出后，在空氣中傳播，傳播過程中在房間的界面上產生反射、吸收、擴散、透射、干涉和衍射等波動作用，形成復雜的室內聲場，使人產生

10、混響感。聲源停止發(fā)聲后，室內聲場會持續(xù)一段時間。混響是室內聲反射和聲擴散共同作用的結果。同樣是源于反射，但由于人耳的聽聞特性，混響和回聲有明顯的不同。聲源的直達聲和近次反射聲相繼到達人耳，延遲時間小于30ms時，一般人耳不能區(qū)分出來，僅能覺察到音色和響度的變化，人們感覺到混響。但當兩個相繼到達的聲音時差超過50ms時（相當于直達聲與反射聲之間的聲程差大于17m），人耳能分辯出來自不同方向的兩個獨立的聲音，這時有可能出現(xiàn)回聲?；芈暤母杏X會

11、妨礙音樂和語言的清晰度（可懂度），要避免。五、混響時間五、混響時間當室內聲場達到穩(wěn)態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級降低60dB所需要的時間稱為混響時間，記作T60或RT，單位是秒（s）?；祉憰r間是目前音質設計中能定量估算的重要評價指標。它直接影響廳堂音質的效果。房間的混響長短是由它的吸音量和體積大小所決定的，體積大且吸音量小的房間，混響時間長，吸音量大且體積小的房間，混響時間就短?；祉憰r間過短，聲音發(fā)干，枯燥無味，不親切自然；混響時間過長，會

12、使聲音含混不清；合適時聲音圓潤動聽。Sabine公式，適用于α小于0.2的較活躍的房間：RT60=KVSa式中：V為房間容積，單位為m^3(立方米）；S為房間表面積的總和，單位為m^2(平方米）；α為房間表面積的平均吸聲系數(shù)，百分率；Sα的單位為m^2(平方米）。K為與濕度有關的常數(shù)，一般取K=0.161sm。Eyring公式，適用于α大于0.2的建聲條件良好的房間：RT60=KVSln(1a)4mV式中4mV為空氣系數(shù)系數(shù)值，m為空氣

13、吸聲系數(shù)，（它不但與頻率有關，還與溫度和溫度有關）。其它與上式一樣?；祉憰r間的大小與頻率相關，低頻、中頻、高頻的混響時間是不一樣的。一般所說的混響時間都是指平均混響時間。六、臨界距離六、臨界距離(Critical(CriticalDistance)Distance)就是在聲源軸線方向上，直達聲與混響聲聲能相等處的距離。臨界距離在全頻帶內是不同的?；芈曉綇姷姆块g臨界距離越近，吸音越強的房間，臨界距離越遠。(臨界距離在全頻帶內是不同的)。好

14、的聲學設計，臨界距離要離聲源盡可能遠，結果在全頻帶內混響最小最平坦。直達聲從揚聲器系統(tǒng)開始遞補減，是距離的函數(shù)(平方反比定律)，但混響恒定地散布房間（新的聲音不斷從揚聲器發(fā)出，混響不斷建立，直到新的聲音與被吸收的聲音相等，因此混響保持恒定。）兩曲線的交點就是臨界距離。最佳聽音區(qū)一定位于臨界距離內，因為臨界距離是以直達聲為主，清晰度和聲像定位最好。房間無吸聲時的臨界距離距聲源很近，這種房間只適合近聲場聽音。在吸聲的房間中，臨界距離被推向后