第10周，第2课程名称：《建筑物理》进摘要第三篇建筑声学第一章建筑声学基本知识第1-7节授课题目（章、节）【目的要求】掌握声功率、声强、声压等概念，了解声波的传播规律、驻波、房间混响等知识点
课程名称：《建筑物理》 第 10 周，第 2 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第三篇 建筑声学 第一章 建筑声学基本知识 第 1-7 节 【目的要求】掌握声功率、声强、声压等概念，了解声波的传播规律、驻波、房间混响等知识点
第一节声音、声源的方向性几个定义1声音：人耳所感到的“弹性”介质中振动或压力的迅速而微小的起伏变化。“弹性”介质：在受到振动的波干扰后，介质的质点即回到其原来的位置。声音在空气中传播时，传播的只是振动的能量，空气质点并不传到远处去。2声源：受到外力作用而产生振动的物体。3行波：膜片的继续振动使这种密集与稀疏一次扰动空气质点，这就是所谓“行波”。4波振面：声波在同一时刻到达的球面。点声源：单个声源的尺度比所辐射的声波波长小的多。线声源：辐射柱面波。面声源：强度的减弱很慢。5声音的方向性第二节声功率、声强、声压、分贝几个定义：1声功率：声源在单位时间内向外辐射的声能，记为W，单位为瓦（W)或微瓦（μW)2声强：在声波传播过程中每单位面积波振面上所通过的声功率。记为1，单位为W/m公式：I-W/SW/m式中：S一声能所通过的面积，m距声源中心为r的球面上的声强为：I=W/S=W(4元r2)W/m注意：在计算中通常都假设声音在介质的传播中是无损耗、无衰减的，但是在实际上，在一般介质传播中，声能总是有损耗的。3声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏，记P.单位牛顿/平方米(N/m2)注意：任何一点的声压都是随时间而变的，每一瞬间的声压称为瞬时声压，某段时间内瞬时声压的平均值称为有效声压。声压和声强的关系：在自由声场中，某处的声强与该处声压的平方成正比，而与介质密度与声速的乘积成反比。I=p2/p.C
第一节 声音、声源的方向性 几个定义 1 声音：人耳所感到的“弹性”介质中振动或压力的迅速而微小的起伏变化。 “弹性”介质：在受到振动的波干扰后，介质的质点即回到其原来的位置。 声音在空气中传播时，传播的只是振动的能量，空气质点并不传到远处去。 2 声源：受到外力作用而产生振动的物体。 3 行波：膜片的继续振动使这种密集与稀疏一次扰动空气质点，这就是所谓“行 波”。 4 波振面：声波在同一时刻到达的球面。 点声源：单个声源的尺度比所辐射的声波波长小的多。 线声源：辐射柱面波。 面声源：强度的减弱很慢。 5 声音的方向性 第二节 声功率、声强、声压、分贝 几个定义： 1 声功率：声源在单位时间内向外辐射的声能，记为 W，单位为瓦（W)或微瓦（μ W） 2 声强：在声波传播过程中每单位面积波振面上所通过的声功率。记为 I，单位为 W/㎡ 公式：I=W/S W/㎡ 式中：S—声能所通过的面积，㎡ 距声源中心为 r 的球面上的声强为： I=W/S=W/(4πr2) W/㎡ 注意：在计算中通常都假设声音在介质的传播中是无损耗、无衰减的，但是在实 际上，在一般介质传播中，声能总是有损耗的。 3 声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏，记 P. 单位 牛顿/平方米(N/m2) 注意：任何一点的声压都是随时间而变的，每一瞬间的声压称为瞬时声压，某段 时间内瞬时声压的平均值称为有效声压。 声压和声强的关系： 在自由声场中，某处的声强与该处声压的平方成正比，而与介质密度与声速 的乘积成反比。 I = p2 /ρ0 c
4分贝：声强和声压的变化范围很大，对声音的变化的反应不是线性的，很难直接用声强或声压来计量，改用对数标度不仅压缩了上述的范围，还能大致符合人耳对响度反应的特征。对声音计量常用的单位是分贝（dB）声强级表示式为：LI=10lgI/I声压级表示式为：Lp=20lgP/P声功率级表示式为：LW=10gW/W。注意：a.声强级、声压级、声功率级和声强、声压、声功率是不同的概念。b.当几个不同声源同时作用时，它们在某处形成的总声强是各个声强的代数和即I=I1+I2+.·+In而它们的总声压级为各声压级的均方根值例1：两个声源传到某处的声压相等，P1=P2=P，求其声压级。P?+PV2PP=201g/2+20lg=20lgL,= 20lgPPP例2：已知：Lp = 5dB10.4dB=9dB14.6dB(aaLp =13dB例3：在人行道测得二辆汽车声音的声压级分别是77dB和80dB，它们的总声压级是多少？声压级差SL,(dB)(4Lp=La-Lm,Ls>Lm）解：两个声压级差为80-70=3dB图3.1-5用于分贝相加的图查表：△L=1.8dB总声压级：80+1.8=81.8dB例4：在一个吵闹车间里测得总声压级为92dB，当某设备停止运转后，车间图里背景噪音声压级为88dB，求该设备运转噪声的声压级。11声压级差4L(dB)，(4L,=Lm-Lp）Lp-Lpu=92-88=4dB图3.1-6用于分贝相减的图AL=2.2dB设备运转噪声声压级：92-2.2=89.8dB
4 分贝： 声强和声压的变化范围很大，对声音的变化的反应不是线性的，很难直接用 声强或声压来计量，改用对数标度不仅压缩了上述的范围，还能大致符合人耳对 响度反应的特征。对声音计量常用的单位是分贝（dB） 声强级表示式为： LI = 10lgI/I0 声压级表示式为： Lp=20lg P/P0 声功率级表示式为：LW=10lgW/W0 注意： a. 声强级、声压级、声功率级和声强、声压、声功率是不同的概念。 b. 当几个不同声源同时作用时，它们在某处形成的总声强是各个声强的代数和, 即 I=I1+I2+.+In, 而它们的总声压级为各声压级的均方根值 例 1：两个声源传到某处的声压相等，P1=P2=P，求其声压级。 0 0 0 2 2 2 1 20lg 2 20lg 2 20lg 20lg P P P P P P P L p = = + + = 例 2：已知： LP 5dB 1 = LP 9dB 2 = LP 13dB 3 = 10.4dB 14.6dB 例 3：在人行道测得二辆汽车声音的声 压级分别是77dB和80dB, 它们的总声 压级是多少? 解：两个声压级差为 80-70=3dB 查表：△L=1.8dB 总声压级： 80+1.8=81.8dB 例 4：在一个吵闹车间里测得总声压级 为 92dB，当某设备停止运转后，车间 里背景噪音声压级为 88dB，求该设备 运转噪声的声压级。 LP − LP = 92 −88 = 4dB 总 背景 L = 2.2dB 设备运转噪声声压级： 92-2.2=89.8dB
第三节频率和频谱、音乐、噪声一、频率1定义：质点在一秒钟内的完全振动次数，用f表示，单位为赫兹(Hz)。2属性：a人耳听到的声音频率范围：20～20000Hz低于20Hz的声波称次声；高于20000Hz的称为超声。次声和超声不能使人耳产生声觉。b频率决定声音的音调，高频声音是高音调，低频声音是低音调低频声：<300Hz中频声：300～1000Hz高频声：>1000Hz二、波长定义：声波在每次完成振动周期所传播的距离，用入表示，单位为米(m)三、声速1定义：声波的传播速度，称声速c，单位为m/s。2特点：是振动传播的速度，它的大小与振源的特性无关，而与介质的弹性、密度及温度有关。例如：当温度为0℃时，声波在不同介质中的传播速度为：松木：3320m/s软木：500m/s钢：5000m/s水：1450m/s在空气中，声速与温度的关系：C( )=331.45+0.61 0式中：0一空气温度，℃声速、波长、频率有如下关系：C=f 入或c=/T双耳效应：声音是以波的形式传播，而声波在空间不同位置上的相位是不同的（除非刚好相距一个波长）。由于两耳在空间上的距离，所以声波到达两耳的相位就可能有差别。耳朵内的鼓膜是随声波而振动的，这个振动的相位差也就成为我们判别声源方位的一个因素。频率越低，相位差定位感觉越明显。四、频谱定义：以频率范围为横坐标与其相应的声压级为纵坐标所组成的图形。由一些离散频率成分形成的谱称为线谱。在一定频率范围内含有连续频率成分的谱称为连续谱。五、噪声人耳听不出其中包含有任何谐音或者音调的特征，但这种声音的主要频率是可以辨认的。噪声大多是连续谱
第三节 频率和频谱、音乐、噪声 一、频率 1 定义：质点在一秒钟内的完全振动次数, 用 f 表示, 单位为赫兹(Hz)。 2 属性： a 人耳听到的声音频率范围：20～20000Hz 低于 20Hz 的声波称次声；高于 20000Hz 的称为超声。 次声和超声不能使人耳产生声觉。 b 频率决定声音的音调,高频声音是高音调,低频声音是 低音调 低频声：<300Hz 中频声：300～1000Hz 高频声：>1000Hz 二、波长 定义：声波在每次完成振动周期所传播的距离, 用λ表示, 单位为米(m). 三、声速 1 定义：声波的传播速度，称声速 c，单位为 m/s。 2 特点：是振动传播的速度，它的大小与振源的特性无关，而与介质的弹性、密 度及温度有关。 例如：当温度为 0℃时，声波在不同介质中的传播速度为： 松木：3320 m/s 软木：500m/s 钢：5000m/s 水：1450m/s 在空气中，声速与温度的关系： C(θ)=331.45+0.61θ 式中：θ—空气温度，℃ 声速、波长、频率有如下关系： c=fλ或 c=λ/T 双耳效应：声音是以波的形式传播，而声波在空间不同位置上的相位是不同的（除 非刚好相距一个波长）。由于两耳在空间上的距离，所以声波到达两耳的相位就可 能有差别。耳朵内的鼓膜是随声波而振动的，这个振动的相位差也就成为我们判 别声源方位的一个因素。频率越低，相位差定位感觉越明显。 四、频谱 定义：以频率范围为横坐标与其相应的声压级为纵坐标所组成的图形。 由一些离散频率成分形成的谱称为线谱。 在一定频率范围内含有连续频率成分的谱称为连续谱。 五、噪声 人耳听不出其中包含有任何谐音或者音调的特征，但这种声音的主要频率是 可以辨认的。 噪声大多是连续谱
第四节声音在户外的传播一、吸收衰减1点声源随距离的衰减定义：所谓点声源就是声源的尺寸相对于声波的波长或传播距离而言较小时，声源可近似视为理想点声源或球面声源，它向媒质辐射球面声波。声功率稳定时,声压级的公式：LP=LW+10lg（1/4r2)=LW- 10lg4 π - 101g r2= LW- 11-20lgr已知rl处的声压级为Lpl，距离r2=nrl处的声压级Lp2，则：LP1=LW-11-20lg rlLP2=LW - 11- 20lg r2Lp2 = Lp1 -201gr2/rl = Lp1 - 20lgn2声源的衰减：定义：所谓线声源就是指声源的尺寸相对于声波的波长或传播距离而言，当其高度和宽度可以忽略，但长度不能忽略时，则声源可近似视为线声源或柱面波。Lp=Lw-8-10lgr衰减规律：无限长线声源：距离增加1倍，声压级降低3dB有限长线声源：距离较近时，距离增加1倍，声压级降低3dB距离较远时，距离增加1倍，声压级降低6dB3面声源的衰减：衰减规律：观测点与声源距离较近时，声能没有衰减距离较远时，降低的数值为3~6dB二、传播衰减1空气吸收：空气的吸收性能可用空气的衰减常数m表示，其值主要取决于空气的相对湿度，其次是温度。空气的吸声量为：房间的容积×相应的吸声系数2绿色植被的吸收2.3气流和大气温度梯度的吸收
第四节 声音在户外的传播 一、吸收衰减 1 点声源随距离的衰减 定义：所谓点声源就是声源的尺寸相对于声波的波长或传播距离而言较小时，声 源可近似视为理想点声源或球面声源，它向媒质辐射球面声波。 声功率稳定时,声压级的公式： LP=LW+10lg（1/4πr2） = LW - 10lg4π- 10lg r2 = LW - 11- 20lg r 已知 r1 处的声压级为 Lp1，距离 r2 =n r1 处的声压级 Lp2，则： LP1= LW - 11- 20lg r1 LP2= LW - 11- 20lg r2 Lp2 = Lp1 -20lgr2/r1 = Lp1 - 20lgn 2 声源的衰减： 定义：所谓线声源就是指声源的尺寸相对于声波的波长或传播距离而言，当其高 度和宽度可以忽略，但长度不能忽略时，则声源可近似视为线声源或柱面波。 Lp = Lw -8-10lgr 衰减规律： 无限长线声源：距离增加 1 倍,声压级降低 3dB 有限长线声源：距离较近时,距离增加 1 倍,声压级降低 3dB 距离较远时,距离增加 1 倍,声压级降低 6dB 3 面声源的衰减： 衰减规律：观测点与声源距离较近时，声能没有衰减 距离较远时，降低的数值为 3~6dB 二、传播衰减 1 空气吸收：空气的吸收性能可用空气的衰减常数 m 表示，其值主要取决于空气 的相对湿度，其次是温度。 空气的吸声量为：房间的容积×相应的吸声系数 2 绿色植被的吸收 2.3 气流和大气温度梯度的吸收