建筑声环境与材料.pptx

1本章内容本章内容B 建筑声学发展简史建筑声学发展简史建筑声学发展简史建筑声学发展简史B 建筑声学基本知识建筑声学基本知识建筑声学基本知识建筑声学基本知识B 人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价人体对声环境的反应原理与噪声评价B 声音传播与衰减原理声音传播与衰减原理声音传播与衰减原理声音传播与衰减原理B 噪声控制与治理建筑声学材料与结构噪声控制与治理建筑声学材料与结构噪声控制与治理建筑声学材料与结构噪声控制与治理建筑声学材料与结构B 建筑声学材料与结构建筑声学材料与结构建筑声学材料与结构建筑声学材料与结构l 为创造安静的环境，降低、隔绝和为创造安静的环境，降低、隔绝和 控制不需要的声音控制不需要的声音 -噪声控制噪声控制l 提供良好的听闻环境，满意的音质提供良好的听闻环境，满意的音质 -音质设计音质设计主要是音乐厅、剧院、礼堂、报主要是音乐厅、剧院、礼堂、报告厅、多功能厅、电影院等。告厅、多功能厅、电影院等。设计得好设计得好:音质丰满、浑厚、有感音质丰满、浑厚、有感染力、为演出和集会创造良好染力、为演出和集会创造良好效果。效果。设计得不好:嘈杂、声音或干瘪或浑浊，听不清、听不好、听不见。音质设计音质设计 噪声的判断标准是什么？如何避免噪声？如何解决噪声？噪声的判断标准是什么？如何避免噪声？如何解决噪声？主要针对有安静要主要针对有安静要求的房间，如录求的房间，如录音室、演播室、音室、演播室、旅馆客房、居民旅馆客房、居民住宅卧室，等住宅卧室，等 环境噪声控制环境噪声控制5噪声控制的意义噪声控制的意义J 保证居住者的健康保证居住者的健康J 提高劳动生产率提高劳动生产率J 保证工艺过程要求保证工艺过程要求第一节第一节建筑声学发展简史建筑声学发展简史音乐厅声学设计理论的出现音乐厅声学设计理论的出现 从十九世纪开始，在维也纳、莱比锡、格拉斯哥和巴塞尔等城从十九世纪开始，在维也纳、莱比锡、格拉斯哥和巴塞尔等城市，都建造了一些供演出的音乐厅，这些十九世纪建造的音乐厅市，都建造了一些供演出的音乐厅，这些十九世纪建造的音乐厅已反映出声学上的丰硕成果，直到今天仍然有参考价值。已反映出声学上的丰硕成果，直到今天仍然有参考价值。到二十世纪，赛宾（到二十世纪，赛宾（Wallace Clement SabineWallace Clement Sabine，1868-19191868-1919，哈佛，哈佛大学物理学家、助教）大学物理学家、助教）在在18981898年第一个提出对厅堂物理性质作定年第一个提出对厅堂物理性质作定量化计算的公式量化计算的公式混响时间混响时间公式，并确立了近代厅堂声学，公式，并确立了近代厅堂声学，从此，厅堂音质设计的经验主义时代结束了。从此，厅堂音质设计的经验主义时代结束了。室内声学设计的相关理论室内声学设计的相关理论(A)(A)马歇尔的侧向声原理：马歇尔的侧向声原理：马马歇歇尔尔（A.A.H.H.MarshallMarshall）提提出出了了“早早期期侧侧向向反反射射声声”对对音音质质起起重重要要作作用用，认认为为需需要要有有较较多多的的早早期期侧侧向向反反射射声声，使使听听者者有有置置身身于于音音乐乐之之中中的的一一种种“空空间间印印象象（spatial spatial impressionimpression）”感感觉觉，空空间间感感对对响响度度及及与与低低音音相相关关的的温暖感很重要。温暖感很重要。(B)IACC(B)IACC两耳互相关函数两耳互相关函数 日日本本声声学学家家安安藤藤四四一一（Y.Y.AndoAndo）教教授授在在7070年年代代做做了了一一系系列列模模拟拟双双耳耳接接收收的的“内内耳耳互互相相关关”实实验验研研究究，实实验验表表明明音音质质与与反反射射声声的的水水平平方方向向分分布布有有关关。定定义义了了“双双耳耳听听觉觉互互相相关关函函数数(IACC)”(IACC)”，它它表表示示两两耳耳上上的的信信号号之之间间的相互关系，这种相互关系又是声场空间感的量度。的相互关系，这种相互关系又是声场空间感的量度。现代的建筑声学现代的建筑声学B 1930 1930年以后出现了电影年以后出现了电影B 声学材料的大量生产和实验室实验声学材料的大量生产和实验室实验B 噪声处理问题在现代社会中被重视噪声处理问题在现代社会中被重视第二节第二节建筑声学基本知识建筑声学基本知识1.1.1.1.声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质声波的基本物理性质2.2.2.2.声音的计量声音的计量声音的计量声音的计量1.声音是什么？声音是什么？BB 在弹性媒质中以声波的在弹性媒质中以声波的在弹性媒质中以声波的在弹性媒质中以声波的方式传送出去的振动波方式传送出去的振动波方式传送出去的振动波方式传送出去的振动波BB 声源：振动的固体、液声源：振动的固体、液声源：振动的固体、液声源：振动的固体、液体、气体体、气体体、气体体、气体BB 声音的特性：波长声音的特性：波长声音的特性：波长声音的特性：波长 、频率频率频率频率 f f f f、声速、声速、声速、声速 c c c c波长波长波长波长 声源声源传声通道传声通道听者听者建筑声学的主要研究对象建筑声学的主要研究对象球面波球面波球面波球面波平面波平面波平面波平面波 12声音的传播速度声音的传播速度B 声速与媒质的弹性、密度和温度有关声速与媒质的弹性、密度和温度有关声速与媒质的弹性、密度和温度有关声速与媒质的弹性、密度和温度有关B 空气中的声速：理想气体中空气中的声速：理想气体中空气中的声速：理想气体中空气中的声速：理想气体中JJ k k k k 绝热指数，绝热指数，绝热指数，绝热指数，R R R R 气体常数，气体常数，气体常数，气体常数，T T T T 绝对温度。绝对温度。绝对温度。绝对温度。JJ 空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境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：领域中变化范围很小，近似：领域中变化范围很小，近似：领域中变化范围很小，近似：340 m/s 340 m/s 340 m/s 340 m/s B 固液体中的声速固液体中的声速固液体中的声速固液体中的声速JJ 钢钢钢钢 5000 m/s5000 m/s5000 m/s5000 m/sJJ 松木松木松木松木 3320 m/s3320 m/s3320 m/s3320 m/sJJ 水水水水 1450 m/s1450 m/s1450 m/s1450 m/sJJ 软木软木软木软木 500 m/s500 m/s500 m/s500 m/s13声音的频带声音的频带B 人耳可以听见范围为人耳可以听见范围为人耳可以听见范围为人耳可以听见范围为 20 20000Hz20 20000Hz20 20000Hz20 20000HzB 人耳听不见的范围人耳听不见的范围人耳听不见的范围人耳听不见的范围JJ 20 Hz 20 Hz 20 Hz 20 Hz 以下：次声以下：次声以下：次声以下：次声JJ 20000 Hz 20000 Hz 20000 Hz 20000 Hz 以上：超声以上：超声以上：超声以上：超声 高频声高频声高频声高频声低频声低频声低频声低频声中频声中频声中频声中频声31.25 Hz频率频率14声音的频带声音的频带BB 简谐音（纯音）简谐音（纯音）简谐音（纯音）简谐音（纯音）JJ 声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音声压变化为只有一个频率的余弦函数的声音JJ 只需要频率只需要频率只需要频率只需要频率f f f f 和声压幅值和声压幅值和声压幅值和声压幅值P P P Pmmmm就可以描述就可以描述就可以描述就可以描述BB 复音复音复音复音JJ 周期性信号，含有基频和谐频，谐频是基频的整周期性信号，含有基频和谐频，谐频是基频的整周期性信号，含有基频和谐频，谐频是基频的整周期性信号，含有基频和谐频，谐频是基频的整倍数倍数倍数倍数JJ其频谱图可以表示为在基频其频谱图可以表示为在基频其频谱图可以表示为在基频其频谱图可以表示为在基频f f f f0 0 0 0和和和和2 2 2 2f f f f0 0 0 0、3 3 3 3f f f f0 0 0 0、nfnfnfnf0 0 0 0 处的一系列高矮不等的竖直线处的一系列高矮不等的竖直线处的一系列高矮不等的竖直线处的一系列高矮不等的竖直线线状谱线状谱线状谱线状谱(离散离散离散离散谱谱谱谱)BB普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱15乐声的线状谱乐声的线状谱B音调的高低取决于基频，而音色取决于谐频音调的高低取决于基频，而音色取决于谐频分量的构成分量的构成基频基频谐频谐频880,1320,1760,2200,880,1320,1760,2200,2640,3080,35202640,3080,352016普通声响频谱一般为连续频谱普通声响频谱一般为连续频谱17B 频程频程频程频程J把声频范围划分成几个频段，称作频程把声频范围划分成几个频段，称作频程把声频范围划分成几个频段，称作频程把声频范围划分成几个频段，称作频程或频带或频带或频带或频带B 倍频程倍频程倍频程倍频程J两个频率之比为两个频率之比为两个频率之比为两个频率之比为2:12:12:12:1的频程。一般用倍频的频程。一般用倍频的频程。一般用倍频的频程。一般用倍频程划分频带，中心频率分别为：程划分频带，中心频率分别为：程划分频带，中心频率分别为：程划分频带，中心频率分别为：31.3(31.25)31.3(31.25)31.3(31.25)31.3(31.25)、63(62.5)63(62.5)63(62.5)63(62.5)、125125125125、250250250250、500500500500、1000100010001000、2000200020002000、4000 4000 4000 4000、8000 Hz8000 Hz8000 Hz8000 Hz。182.声音的计量声音的计量B 声功率声功率声功率声功率WWWW：声源在单位时间内对外辐射的声能，：声源在单位时间内对外辐射的声能，：声源在单位时间内对外辐射的声能，：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，单位即在全部可听范围所辐射的功率，单位即在全部可听范围所辐射的功率，单位即在全部可听范围所辐射的功率，单位WWWW。也。也。也。也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦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。称频带声功率。称频带声功率。称频带声功率。B 声强声强声强声强 I I I I：单位时间内通过垂直于传播方向上单位：单位时间内通过垂直于传播方向上单位：单位时间内通过垂直于传播方向上单位：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，面积的平均声功率，面积的平均声功率，面积的平均声功率，W/mW/mW/mW/m2 2 2 2。B 声压声压声压声压 p p p p：声波的压强与媒质的静压之差，：声波的压强与媒质的静压之差，：声波的压强与媒质的静压之差，：声波的压强与媒质的静压之差，Pa Pa Pa Pa 媒质的密度媒质的密度媒质的密度媒质的密度（c为声速）19听觉范围听觉范围量级差非常大量级差非常大BB 可闻阈可闻阈可闻阈可闻阈(听阈听阈听阈听阈)人耳刚能感受的声音人耳刚能感受的声音人耳刚能感受的声音人耳刚能感受的声音p p p p0 0 0 0=210=210=210=210-5-5-5-5 PaPaPaPaI I I I0 0 0 0=110=110=110=110-12-12-12-12 W/mW/mW/mW/m2 2 2 2BB 疼痛阈疼痛阈疼痛阈疼痛阈 闻之闻之闻之闻之人耳则人耳则人耳则人耳则痛痛痛痛，p p p p=200 Pa=200 Pa=200 Pa=200 Pa，I I I I=100 W/m=100 W/m=100 W/m=100 W/m2 2 2 2BB 烦恼阈烦恼阈烦恼阈烦恼阈 闻之烦恼不安闻之烦恼不安闻之烦恼不安闻之烦恼不安p p p p0 0 0 0=20=20=20=20 PaPaPaPa，I I I I0 0 0 0=1W/m=1W/m=1W/m=1W/m2 2 2 220声音的度量声音的度量B 分贝标度和声级分贝标度和声级L L ，单位，单位dBdBJ 设立的必要性设立的必要性 数据范围太大，如数据范围太大，如数据范围太大，如数据范围太大，如 2102102102105 5 5 5Pa 20PaPa 20PaPa 20PaPa 20Pa 人的听觉响应与声强、声压呈对数关系人的听觉响应与声强、声压呈对数关系人的听觉响应与声强、声压呈对数关系人的听觉响应与声强、声压呈对数关系J 声强级声强级J 声压级声压级J 声功率级声功率级可闻阈值可闻阈值可闻阈值可闻阈值110110-12-12WW21声源的扩散和叠加特性声源的扩散和叠加特性B 点声源的声功率和声点声源的声功率和声点声源的声功率和声点声源的声功率和声强：声音球面扩散强：声音球面扩散强：声音球面扩散强：声音球面扩散B 声强可以直接叠加，声强可以直接叠加，声强可以直接叠加，声强可以直接叠加，故有故有故有故有:B 总声压是各声压的均总声压是各声压的均总声压是各声压的均总声压是各声压的均方根方根方根方根:r rWW如何利用声压得到如何利用声压得到如何利用声压得到如何利用声压得到声强和声功率呢？声强和声功率呢？声强和声功率呢？声强和声功率呢？在自由声场中测声压在自由声场中测声压在自由声场中测声压在自由声场中测声压p p 距声源的距离距声源的距离距声源的距离距声源的距离r r22声源声级叠加：非线性！声源声级叠加：非线性！B 两个声源叠加两个声源叠加两个声源叠加两个声源叠加(I I I I、P P P P、W W W W 声声声声级同理级同理级同理级同理)：B n n n n 个相同声源个相同声源个相同声源个相同声源L L L L1 1 1 1叠加：叠加：叠加：叠加：B 两个相同声源叠加，声级两个相同声源叠加，声级两个相同声源叠加，声级两个相同声源叠加，声级增加了增加了增加了增加了 10101010lg lg lg lg2=3 dB 2=3 dB 2=3 dB 2=3 dB L=3 dBL=3 dB23声源的指向性声源的指向性BB在距声源中心等距离的不同在距声源中心等距离的不同在距声源中心等距离的不同在距声源中心等距离的不同方向的空间位置处的声压方向的空间位置处的声压方向的空间位置处的声压方向的空间位置处的声压级不相等级不相等级不相等级不相等BB指向性指数指向性指数指向性指数指向性指数DIDIDIDI在离声源在离声源在离声源在离声源相同距离相同距离相同距离相同距离r r r r 处，某个方向的处，某个方向的处，某个方向的处，某个方向的实际声压级实际声压级实际声压级实际声压级L L L Lp p p p(r r r r,),),),)与参与参与参与参考声压级考声压级考声压级考声压级L L L Lp0p0p0p0(r r r r)之差之差之差之差BB 指向性因数指向性因数指向性因数指向性因数QQQQ 实际声实际声实际声实际声强强强强I I I I(r r r r,),),),)与参考声强与参考声强与参考声强与参考声强I I I I0 0 0 0(r r r r)的的的的比值比值比值比值。BBQQQQ与指向性指数与指向性指数与指向性指数与指向性指数DIDIDIDI的关系：的关系：的关系：的关系：DI=10 lg DI=10 lg DI=10 lg DI=10 lg QQQQ 参考声压参考声压参考声压参考声压L L L Lp0p0p0p0(r r r r)参考声强参考声强参考声强参考声强I I I I0 0 0 0(r r r r)无方向性的点声源形成的声压场无方向性的点声源形成的声压场无方向性的点声源形成的声压场无方向性的点声源形成的声压场24S0为声源面积，为声源面积，f 为频率，为频率，IIV是声源的是声源的4种位置种位置指向性因数指向性因数QQB 声源尺寸比波长声源尺寸比波长声源尺寸比波长声源尺寸比波长大得越多，指向大得越多，指向大得越多，指向大得越多，指向性就越强性就越强性就越强性就越强 B 指向性与边界对指向性与边界对指向性与边界对指向性与边界对声波自由扩散的声波自由扩散的声波自由扩散的声波自由扩散的阻碍有关阻碍有关阻碍有关阻碍有关 B 处于喇叭状角落，处于喇叭状角落，处于喇叭状角落，处于喇叭状角落，指向性最强指向性最强指向性最强指向性最强第三节第三节人体对声环境的反应人体对声环境的反应原理与噪声评价原理与噪声评价1.1.人的主观听觉特性人的主观听觉特性人的主观听觉特性人的主观听觉特性2.2.噪声的评价噪声的评价噪声的评价噪声的评价3.3.噪声的标准噪声的标准噪声的标准噪声的标准26人的主观听觉特性人的主观听觉特性B 什么是噪声？什么是噪声？什么是噪声？什么是噪声？人们不愿意听到的任何声音人们不愿意听到的任何声音人们不愿意听到的任何声音人们不愿意听到的任何声音空气声：经空气和空气声：经空气和空气声：经空气和空气声：经空气和围护结构传播围护结构传播围护结构传播围护结构传播固体声：振动噪声固体声：振动噪声固体声：振动噪声固体声：振动噪声27听觉机构听觉机构 自由场最小可听阈自由场最小可听阈自由场最小可听阈自由场最小可听阈烦恼阈烦恼阈烦恼阈烦恼阈疼痛阈疼痛阈疼痛阈疼痛阈28人人耳耳的的听听觉觉特特征征BB 特征：对高频声比对低频声敏感特征：对高频声比对低频声敏感特征：对高频声比对低频声敏感特征：对高频声比对低频声敏感BB 响度级响度级响度级响度级：用：用：用：用1000 Hz 1000 Hz 1000 Hz 1000 Hz 纯音的声压级代表其纯音的声压级代表其纯音的声压级代表其纯音的声压级代表其等响曲线的响度级，单位等响曲线的响度级，单位等响曲线的响度级，单位等响曲线的响度级，单位PhonPhonPhonPhon（方）（方）（方）（方）等响曲线等响曲线等响曲线等响曲线听阈听阈痛阈痛阈29声级计声级计：A A、B B、C C、D D计权网络计权网络 BB声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对40404040方方方方、70707070方和方和方和方和100100100100方纯音的反应而得到方纯音的反应而得到方纯音的反应而得到方纯音的反应而得到A A A A、B B B B、C C C C三种三种三种三种计权方式计权方式计权方式计权方式。D D D D计权用计权用计权用计权用于测量航空噪声。于测量航空噪声。于测量航空噪声。于测量航空噪声。BB对不同的频率有不同的衰减。对不同的频率有不同的衰减。对不同的频率有不同的衰减。对不同的频率有不同的衰减。1000Hz1000Hz1000Hz1000Hz的衰减均为是的衰减均为是的衰减均为是的衰减均为是0 0 0 0。30掩蔽效应掩蔽效应BB 一种声音存在提高了一种声音存在提高了一种声音存在提高了一种声音存在提高了另一种声音的可闻阈另一种声音的可闻阈另一种声音的可闻阈另一种声音的可闻阈BB 频率频率频率频率相近则掩蔽作用相近则掩蔽作用相近则掩蔽作用相近则掩蔽作用显著；对高频掩蔽作用显著；对高频掩蔽作用显著；对高频掩蔽作用显著；对高频掩蔽作用比对低频掩蔽作用大比对低频掩蔽作用大比对低频掩蔽作用大比对低频掩蔽作用大BB 有利有弊有利有弊有利有弊有利有弊JJ 弊：听不清要听的弊：听不清要听的弊：听不清要听的弊：听不清要听的内容，降低工作效内容，降低工作效内容，降低工作效内容，降低工作效率率率率JJ 利：避免一些噪声利：避免一些噪声利：避免一些噪声利：避免一些噪声的干扰，提高工作的干扰，提高工作的干扰，提高工作的干扰，提高工作效率效率效率效率掩蔽音的声压级掩蔽音的声压级被掩蔽音的声压级被掩蔽音的声压级dB31掩蔽效应掩蔽效应B 适合的掩蔽背景声的特点适合的掩蔽背景声的特点适合的掩蔽背景声的特点适合的掩蔽背景声的特点JJ 无表达含义无表达含义无表达含义无表达含义JJ 响度不大响度不大响度不大响度不大JJ 连续连续连续连续JJ 无方位感无方位感无方位感无方位感B 掩蔽背景声掩蔽背景声掩蔽背景声掩蔽背景声JJ 低响度低响度低响度低响度的空调通风系统噪声往往是很好的掩的空调通风系统噪声往往是很好的掩的空调通风系统噪声往往是很好的掩的空调通风系统噪声往往是很好的掩蔽背景声蔽背景声蔽背景声蔽背景声JJ 轻微的音乐声轻微的音乐声轻微的音乐声轻微的音乐声JJ 隐约的语言声隐约的语言声隐约的语言声隐约的语言声32日本办公楼噪声干扰感觉的调查日本办公楼噪声干扰感觉的调查33我国的室内噪声标准我国的室内噪声标准 房间类型房间类型房间类型房间类型NR(dB)NR(dB)NR(dB)NR(dB)A A A A声级声级声级声级dB(A)dB(A)dB(A)dB(A)卧室、书房、病房卧室、书房、病房卧室、书房、病房卧室、书房、病房 3545 3545 3545 3545 4050 4050 4050 4050 起居室起居室起居室起居室4045404540454045 4050 4050 4050 4050 语言教室语言教室语言教室语言教室 35353535 40 40 40 40 一般教室一般教室一般教室一般教室45454545 50 50 50 50 门诊室门诊室门诊室门诊室5055 5055 5055 5055 5560 5560 5560 5560 手术室手术室手术室手术室4045404540454045 4050 4050 4050 4050 宾馆客房宾馆客房宾馆客房宾馆客房3045304530453045 3550 3550 3550 3550 会议室会议室会议室会议室30303030 35 35 35 35 学术报告厅、阅览室学术报告厅、阅览室学术报告厅、阅览室学术报告厅、阅览室 25252525 30 30 30 30 室内乐、演唱厅室内乐、演唱厅室内乐、演唱厅室内乐、演唱厅20202020 25 25 25 25 办公室办公室办公室办公室35353535 40 40 40 40 宴会厅宴会厅宴会厅宴会厅35353535 40 40 40 4034噪声评价：噪声评价：A A声级声级B用用用用A A A A计权方式计权方式计权方式计权方式测得的噪声级称作测得的噪声级称作测得的噪声级称作测得的噪声级称作A A A A声级，是一声级，是一声级，是一声级，是一个综合叠加得到的单一的数值。个综合叠加得到的单一的数值。个综合叠加得到的单一的数值。个综合叠加得到的单一的数值。B环境噪声响度多在环境噪声响度多在环境噪声响度多在环境噪声响度多在40404040方方方方上下，故上下，故上下，故上下，故A A A A声级能够声级能够声级能够声级能够较好地反映人对噪声的主观反应。较好地反映人对噪声的主观反应。较好地反映人对噪声的主观反应。较好地反映人对噪声的主观反应。B A A A A声级声级声级声级L L L LA A A A(或或或或L L L LpApApApA)JJ 针对稳态噪声。对于一个噪声的倍频带谱针对稳态噪声。对于一个噪声的倍频带谱针对稳态噪声。对于一个噪声的倍频带谱针对稳态噪声。对于一个噪声的倍频带谱 ：35噪声评价：噪声评价：A A声级声级B 等效连续等效连续等效连续等效连续A A A A声级声级声级声级JJ 针对声级随时间变化的噪声，在一段时间内针对声级随时间变化的噪声，在一段时间内针对声级随时间变化的噪声，在一段时间内针对声级随时间变化的噪声，在一段时间内能量平均的等效声级能量平均的等效声级能量平均的等效声级能量平均的等效声级 B 累积分布声级累积分布声级累积分布声级累积分布声级L L L LX X X X JJ用随机噪声声级出现的累积概率来表示用随机噪声声级出现的累积概率来表示用随机噪声声级出现的累积概率来表示用随机噪声声级出现的累积概率来表示:例如例如例如例如L L L L1010101070dB70dB70dB70dB，表示有，表示有，表示有，表示有10%10%10%10%的测量时间内声级超的测量时间内声级超的测量时间内声级超的测量时间内声级超过过过过70dB 70dB 70dB 70dB 离散噪声离散噪声离散噪声离散噪声36噪声评价曲线：噪声评价曲线：NRNRNRNR(Noise Rating)Noise Rating)Noise Rating)Noise Rating)BB 单值单值单值单值A A A A声级不能反声级不能反声级不能反声级不能反映噪声的频谱特性映噪声的频谱特性映噪声的频谱特性映噪声的频谱特性BB NRNRNRNR曲线：中国、欧曲线：中国、欧曲线：中国、欧曲线：中国、欧洲常用，洲常用，洲常用，洲常用，ISOISOISOISO推荐推荐推荐推荐BB 考虑了低频噪声难考虑了低频噪声难考虑了低频噪声难考虑了低频噪声难消除的因素消除的因素消除的因素消除的因素BB L L L LA A A A=NR+5 dB=NR+5 dB=NR+5 dB=NR+5 dB37噪声评价曲线：噪声评价曲线：NCNCBB NC NC NC NC曲线曲线曲线曲线(Noise(Noise(Noise(Noise Criterion Curves)Criterion Curves)Criterion Curves)Criterion Curves)，BeranekBeranekBeranekBeranek于于于于1957195719571957年提出，年提出，年提出，年提出，1968196819681968年开始实施。年开始实施。年开始实施。年开始实施。ISOISOISOISO推荐，英、美、日常用。推荐，英、美、日常用。推荐，英、美、日常用。推荐，英、美、日常用。BB 对低频的要求比对低频的要求比对低频的要求比对低频的要求比NRNRNRNR曲曲曲曲线苛刻线苛刻线苛刻线苛刻BB L L L LA A A A=NC+10 dB=NC+10 dB=NC+10 dB=NC+10 dBBB NC NC NC NCNRNRNRNR5 5 5 538噪声评价曲线：噪声评价曲线：PNCPNCBB PNC(Preferred PNC(Preferred PNC(Preferred PNC(Preferred Noise Curves)Noise Curves)Noise Curves)Noise Curves)是对是对是对是对NCNCNCNC曲线进行的修正曲线进行的修正曲线进行的修正曲线进行的修正BB 对低频部分更进一对低频部分更进一对低频部分更进一对低频部分更进一步进行了降低步进行了降低步进行了降低步进行了降低BB PNC=3.5+NCPNC=3.5+NCPNC=3.5+NCPNC=3.5+NC第四节第四节声音传播与衰减原理声音传播与衰减原理40声音的传播规律声音的传播规律B 遇到障碍物：反射、散射、衍射遇到障碍物：反射、散射、衍射遇到障碍物：反射、散射、衍射遇到障碍物：反射、散射、衍射(绕射绕射绕射绕射)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41声音的透射和吸收声音的透射和吸收吸收吸收透射透射吸收吸收透射透射透射透射 反射反射反射反射 入射入射入射入射透射系数透射系数透射系数透射系数反射系数反射系数反射系数反射系数吸声系数吸声系数吸声系数吸声系数围护结构隔声量：围护结构隔声量：围护结构隔声量：围护结构隔声量：一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量 值小的材料称为值小的材料称为值小的材料称为值小的材料称为“隔声材料隔声材料隔声材料隔声材料”;值小的称为值小的称为值小的称为值小的称为“吸声材料吸声材料吸声材料吸声材料”42情况情况1：在在自由场自由场的声音的传播和衰减的声音的传播和衰减B 对于点声源对于点声源对于点声源对于点声源相对参考值相对参考值相对参考值相对参考值6dB6dB3dB3dB43情况情况2：声音在声音在室内空间室内空间中的传播中的传播 B 室内声场室内声场室内声场室内声场JJ由直达声与多次反射声组成由直达声与多次反射声组成由直达声与多次反射声组成由直达声与多次反射声组成JJ声音比自由声场大，且不随距离声音比自由声场大，且不随距离声音比自由声场大，且不随距离声音比自由声场大，且不随距离平方衰减平方衰减平方衰减平方衰减JJ有有有有“混响现象混响现象混响现象混响现象 ”B 平均吸声系数平均吸声系数平均吸声系数平均吸声系数B室内声级随时间室内声级随时间室内声级随时间室内声级随时间t t t t 衰减量衰减量衰减量衰减量 房间容积房间容积房间容积房间容积 房间界面总房间界面总房间界面总房间界面总面积面积面积面积 44声能密度声能密度声能密度声能密度D Dt t，J/mJ/m3 3 声音在室内的增长和衰减声音在室内的增长和衰减B 室内吸声量越大，衰减越快室内吸声量越大，衰减越快室内吸声量越大，衰减越快室内吸声量越大，衰减越快B 房间容积越大，衰减越慢房间容积越大，衰减越慢房间容积越大，衰减越慢房间容积越大，衰减越慢 停止发声后衰减停止发声后衰减停止发声后衰减停止发声后衰减60dB60dB的时间称为混响时间：的时间称为混响时间：的时间称为混响时间：的时间称为混响时间：混响时间混响时间B混响时间混响时间T T6060：从声源发出声音到衰减了：从声源发出声音到衰减了60dB60dB，声波，声波的能量只剩下百万分之一所需的时间。的能量只剩下百万分之一所需的时间。Lp声压级T衰减时间B 赛宾公式：赛宾公式：B 艾润公式：艾润公式：最佳混响时间最佳混响时间B 对于语言对于语言，一般混响时间，一般混响时间要短要短些，以保证语些，以保证语言的清晰度言的清晰度B 对于音乐对于音乐，混响时间，混响时间长长一些，可以使音乐更一些，可以使音乐更丰满，低音更有力度丰满，低音更有力度B 房间尺寸小时房间尺寸小时，混响时间比较，混响时间比较短短，反之反之，则，则要要长长些。些。48r rr rL Lp pL Lp pL LWWL LWWS0为声源面积，为声源面积，f 为频率，为频率，IIV是声源的是声源的4种位置种位置指向性因数指向性因数QAB室内的声压级室内的声压级BB 室内某点声压级室内某点声压级室内某点声压级室内某点声压级BB QQQQ指向性因数，指向性因数，指向性因数，指向性因数，取决与声源与接收取决与声源与接收取决与声源与接收取决与声源与接收点的相对关系点的相对关系点的相对关系点的相对关系BB R R R R房间常数房间常数房间常数房间常数BB S S S S房间总表面积房间总表面积房间总表面积房间总表面积BB a a平均吸声系数平均吸声系数平均吸声系数平均吸声系数室内的声压级室内的声压级B 吸声降噪：吸声降噪：吸声降噪：吸声降噪：JJ当房间界面吸声系数当房间界面吸声系数当房间界面吸声系数当房间界面吸声系数R R R R很小时；进行吸声处理，很小时；进行吸声处理，很小时；进行吸声处理，很小时；进行吸声处理，增加界面吸声系数增加界面吸声系数增加界面吸声系数增加界面吸声系数R R R R，就可以使，就可以使，就可以使，就可以使LpLpLpLp减小，达到减小，达到减小，达到减小，达到降低噪声的效果降低噪声的效果降低噪声的效果降低噪声的效果JJ 但是，吸声增加，不能改变直达声，即但是，吸声增加，不能改变直达声，即但是，吸声增加，不能改变直达声，即但是，吸声增加，不能改变直达声，即 不会改变不会改变不会改变不会改变第五节第五节 噪声控制与治理噪声控制与治理1.1.1.1.吸声吸声吸声吸声2.2.2.2.消声消声消声消声3.3.3.3.隔声隔声隔声隔声4.4.4.4.隔振与阻尼隔振与阻尼隔振与阻尼隔振与阻尼5.5.5.5.有源减噪技术有源减噪技术有源减噪技术有源减噪技术6.6.6.6.掩蔽掩蔽掩蔽掩蔽7.7.7.7.涂抹阻尼材料涂抹阻尼材料涂抹阻尼材料涂抹阻尼材料B控制噪声的最根本的办法控制噪声的最根本的办法就是就是从声源上控制它从声源上控制它B几种常用的噪声控制技术几种常用的噪声控制技术：吸声、消声、隔声、隔吸声、消声、隔声、隔振、阻尼等。振、阻尼等。一、吸 声B用吸声材料装饰在房间的内表面用吸声材料装饰在房间的内表面 ,或在室内悬挂空间或在室内悬挂空间吸声体吸声体 ,房间内的反射声就会被吸掉房间内的反射声就会被吸掉 ,房间内的噪声房间内的噪声级就会降低。这种控制噪声的方法就叫级就会降低。这种控制噪声的方法就叫吸声吸声。B吸声材料吸声材料用的是一些多孔、透气的材料用的是一些多孔、透气的材料 ,如玻璃棉、如玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、吸声砖、木丝板、甘庶板等矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、吸声砖、木丝板、甘庶板等B吸声材料对于高频噪声有很好的效果吸声材料对于高频噪声有很好的效果 ,对于低频噪声对于低频噪声 ,吸声材料不是很有效。吸声材料不是很有效。B最常见的最常见的共振吸声结构共振吸声结构是穿孔板共振吸声结构是穿孔板共振吸声结构,一般可一般可以降低噪声以降低噪声 5 5dBdB-10-10dBdB 二、消 声B消声是消除空气动力性噪声的方法。消声是消除空气动力性噪声的方法。B消声器消声器的作用：的作用：阻止或减弱噪声传播而允许气流通过阻止或减弱噪声传播而允许气流通过B消声器结构形式很多消声器结构形式很多 阻性消声器阻性消声器是利用吸声材料消声的。是利用吸声材料消声的。对于低频噪声对于低频噪声,常采用常采用抗性消声器抗性消声器。阻抗复合消声器阻抗复合消声器消声量大消声量大 ,消声频率范围宽消声频率范围宽。三、隔 声B 把发声的物体或需要安静的场所封闭在一个小的把发声的物体或需要安静的场所封闭在一个小的空间中空间中,使它与周围环境隔绝使它与周围环境隔绝,这种方法叫隔声。这种方法叫隔声。B 典型的隔声措施是典型的隔声措施是：隔声罩、隔声间、隔声屏隔声罩、隔声间、隔声屏 声屏障B我国铁路自我国铁路自19971997年起至今已进行了六次大提速，并且年起至今已进行了六次大提速，并且“十一五十一五”期间将有期间将有53005300多公里路线时速将达到多公里路线时速将达到200200公里以上公里以上B我国近几年已批准立项或开工的客运专线有以下我国近几年已批准立项或开工的客运专线有以下9 9条：条：武广、郑西、石太、京津、合武、合宁、甬温、温福、武广、郑西、石太、京津、合武、合宁、甬温、温福、福厦，各条线的速度目标值为福厦，各条线的速度目标值为200km/h200km/h350km/h350km/h。B从从20062006年到年到20102010年，中国投资年，中国投资1250012500亿元人民币，建亿元人民币，建设设1700017000公里铁路新线。其中时速公里铁路新线。其中时速200200公里以上的客公里以上的客运专线运专线70007000公里，公里，300300公里以上的客运专线大约公里以上的客运专线大约54575457公里。公里。声屏障B在列车车速达到一定值后，会带来许多空气动力学问题在列车车速达到一定值后，会带来许多空气动力学问题B高速行驶的列车使列车周围的空气产生强烈扰动高速行驶的列车使列车周围的空气产生强烈扰动,当行驶当行驶的列车通过声屏障瞬间的列车通过声屏障瞬间,这一扰动将会加剧这一扰动将会加剧,这将引起声这将引起声屏障表面的空气压力发生突变屏障表面的空气压力发生突